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大功率采煤机牵引轨道强度分析

发布于:2016-03-11 20:30
强度分析

      进入21世纪以后,煤矿机械装备得到了空前发展,重型和超重型设备在井下工作面得到了广泛应用。采煤机的最大采高已经突破7m,装机功率超过了2500kW,牵引力超过了1330kN。如此大功率的采煤机,对为其提供轨道的刮板输送机也提出了更高的要求。刮板输送机齿轨与采煤机行走轮的啮合为采煤机提供牵引力。目前,齿轨按其节距主要分为125.5mm,126mm,147mm,172mm四种,按其制造工艺分为锻造齿轨和铸造齿轨。其中,125.5mm和126mm五节距的齿轨应用在槽长为1.5m的中部槽上,125.5mm节距齿轨主要是铸造齿轨,而126mm节距齿轨按照使用条件,既有锻造齿轨也有铸造齿轨。147mm五节距齿轨应用在1.75m槽长的中部槽上,一般为锻造齿轨,该规格齿轨也是目前绝大多数大功率采煤机配套使用的牵引齿轨。172mm五节距齿轨应用在2.05m槽长的中部槽上,目前在国内使用的范围不广,仅是配套7m及7m以上液压支架时,中部槽的槽长才可能达到2050mm。本次强度分析研究对象是与大功率采煤机配套使用最为广泛的齿轨,即147mm节距锻造齿轨。
      齿轨与采煤机行走轮的啮合类似于齿轮齿条的啮合,齿轨对应齿条,行走轮对应齿轮。一般齿轨的齿形为准渐开线型式,是由多段圆弧包络,外形接近于标准渐开线曲线。这样既能降低齿轨的制造难度,又能保证齿轨与采煤机行走轮的啮合。通常齿轨是固定在溜槽的齿轨座上,齿轨与齿轨座的固定是通过齿轨销轴联接,如图所示。在该种固定方式下,齿轨工作时,主要承受采煤机行走轮的牵引力F,采煤机自身的重力以及齿轨销提供的支撑力N,如图所示。
      (1)创建FEM和仿真齿轨模型完成后,进入UG的高级仿真模块,新建FEM和仿真,求解器选用NX NASTRAN。之后UG自动生成*.prt,*.fem和*.sim文件。*.prt是用来分析前模型预处理的,*.fem是用来给预处理后的模型网格划分、赋予模型材质及其机械性能参数的,*.sim是用来给网格划分后的模型施加载荷和约束的。
      (2)预处理预处理主要是在分析之前,略去对有限元分析结果不造成较大影响的特征,简化模型,如:去掉小的圆角、倒角。或者为了方便载荷与约束的添加分割模型表面等。齿轨的每个齿形都是主要的承力单元,所以其周围的圆角至关重要,不能予以简化,与齿轨销联接的孔周围倒角能够很大程度上改善孔受力时的应力集中,因此也不能予以简化。除此之外,其他圆角或倒角可以适当简化。然后给模型赋予材质及其机械性能参数。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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