论文部分内容阅读
煤炭资源在我国的能源结构中处于主导地位,为我国经济的发展提供了充足的动力。滚筒式电牵引采煤机是矿井综采工作面的主要产煤设备,而截割部是采煤机割煤的主要工作机构,由于采煤机截割煤岩的工况种类较多,不同工况下采煤机截割受力情况不同,失效和损坏形式也不尽相同,研究采煤机在不同工况下的动力学响应对提升采煤机可靠性,使用寿命及提高综采工作面的生产效率有重要的意义。本文以滚筒式电牵引采煤机截割部为研究对象,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,结合有限元分析和虚拟样机技术,对采煤机截割部进行典型工况下的动力学响应分析。首先,利用LS-DYNA做煤岩截割仿真,获取典型工况下滚筒所受外载荷。计算出斜切工况下销排弯曲段个数为13。根据刚体动力学理论和刚柔耦合理论,结合采煤机直线割煤,斜切割煤和缓倾角割煤的实际工况,建立三种典型工况的刚柔耦合动力学仿真模型,分析各工况下截割部摇臂壳体和提升托架的动力学响应,分析可知前后摇臂的应力较大区集中在行星头部和定轴传动齿轮箱交汇区域,前后提升托架应力较大区域集中在调高油缸铰接耳下端的弯曲段。对截割部传动系统进行恒定载荷、冲击载荷和随机载荷动力学仿真,分析传动齿轮的啮合力和齿轮轴受力变化情况,结果表明:行星齿轮X方向啮合力和Y方向啮合力有90度相位差,随机载荷工况行星齿轮啮合力峰值较恒定载荷波动较大。在启动阶段,齿轮轴会受到较大的冲击载荷作用。以ADAMS和ANSYS联合仿真技术为基础,对传动系统一级行星架和二级行星架进行瞬态动力学分析,结果表明:一级行星架和二级行星架的应力较大区域集中在行星架凸台轴区域。利用ANSYS-nCode软件,结合摇臂壳体瞬态分析所得载荷和摇臂强度分析结果,对摇臂壳体进行疲劳寿命预估,结果表明:摇臂壳体行星头部与定轴齿轮传动箱相交处寿命较小。