采煤机截割部摇臂结构热固耦合及传动影响分析

为研究截割载荷特别是热载荷对采煤机截割部摇臂壳体应力、变形的影响,通过SolidWorks软件建立了某型采煤机截割部摇臂三维模型,并导入ANSYS Workbench进行热固耦合分析。结果表明:摇臂摆角从0增大至30°时,摇臂应力、变形与摇臂摆角呈非线性增大关系,摇臂各传动轴处应力较大,壳体联接耳处产生应力集中,对其进行结构优化后等效应力减小了33.5%,安全系数达到1.9;垂直齿轮传动轴平面随摇臂摆角变化方向传动轴孔变形量增大0.12~0.85 mm,与仅考虑结构载荷作用相比,齿轮搅油、摩擦等温度载荷对齿轮传动综合影响平均增大约8.11%。

液压凿装机掘进臂扒岩载荷分析及结构优化

为改善液压凿装机掘进臂结构性能、减轻结构质量,依据经验法确定了扒岩作业工作载荷。应用Creo软件建立掘进臂整体三维模型,导入ADAMS软件中进行动力学仿真,获取结构各铰点所受载荷。应用ANSYS软件对掘进臂的大臂、小臂进行有限元分析,结果表明结构存在较大应力集中,整体刚度较大。以减轻结构质量为目标,结构强度为约束条件,应用变密度法分别对大臂、小臂结构进行拓扑优化,优化后的大臂、小臂分别减重10%、7%,最大应力分别降低38%、17%,结构的安全系数分别由1.5提高到1.82和2.01。满足了工作要求,实现了结构轻量化,可为实际的工程应用提供参考。

基于MDESIN采煤机截割部行星传动的齿形优化

采煤机截割部行星传动在其啮合过程中不可避免地会出现齿轮偏载情况,以提高受接触强度和弯曲强度为目标函数,利用MDESIGN软件对其行星轮系在3种不同工况下进行啮合性能研究,综合分析得到在额定负载1.3~1.5倍左右的工况下太阳轮与行星轮的修形量最佳,其修形量组合分别为31~34μm与21~24μm。经优化后的齿轮接触应力由原先的1215 MPa减少到了1118 MPa,降低了约7.9%;太阳轮齿面最大载荷分布由270 N/mm减少为235 N/mm;接触温度由92℃减小为86℃;行星轮齿面最大载荷分布由290 N/mm减少为234 N/mm;接触温度由80℃减少为75℃,齿面载荷分布与温度的优化率达到了13%和8%左右,有效降低了接触应力、缓解了偏载,行星传动系统的承载能力得到显著的改善。