7 m大采高工作面巷道转载机改进设计与应用

针对神东7 m大采高工作面巷道转载机在使用中存在刮板弯曲断裂、链轮密封失效等问题,通过分析刮板和链轮组件的失效特征及零部件的受力状况,采取升级链条、增大刮板断面和链轮轴直径、优化链条中心距等措施,全面改善刮板和链轮组件受力状态,刮板强度提高1.7倍,轴承支撑部位链轮轴的挠度降为1/8,零部件性能显著提高。设备改造时充分考虑到零部件的通用性,机头架和槽体可以直接使用,降低了改造成本。通过对进口设备进行改造,积累了经验,推动国产煤机装备的发展。

刮板输送机驱动链轮磨损与啮合力学行为

刮板输送机驱动链轮的过度磨损是驱动链轮失效的主要形式,驱动链轮与圆环链的啮合力学行为与驱动链轮的磨损互相影响。采用试验与理论相结合的方法研究了刮板输送机链轮磨损特征以及驱动链轮磨损前后与圆环链啮合力学行为的不同。使用柔性三维扫描仪对驱动链轮链窝曲面磨损失效前后进行扫描与对比,利用数值分析方法对驱动链轮磨损前后与圆环链啮合力学行为进行分析。链窝曲面扫描结果表明磨损后驱动链轮链窝准线平移,母线由标准圆弧磨损为椭圆弧;对驱动链轮与圆环链啮合力学行为分析得出磨损后驱动链轮链窝与圆环链接触滑动距离与磨损量成线性关系,并与链窝准线斜率相关的结论;提出大γ角的滑动段以及小γ角的啮入段既能缓解链轮链窝磨损又可保证啮合稳定性的驱动链轮链窝准线设计要求。

故障载荷下刮板输送机动力学特性研究

考虑到刮板输送机的工作环境复杂、恶劣,链条牵引刮板群推移物料时不仅会引起链条的纵向振动,而且由于物料突然增加、异物卡死等因素容易造成卡链故障,通过有限元方法将链条传动系统离散并建立了基于Kelvin-Vogit模型链条体系动力学模型,并使用理论计算公式结合实测数据确定了刮板链条的刚度系数。通过数值仿真软件Matlab对刮板输送机在卡链故障工况下进行数值仿真,得到了设备不同位置卡链时链条速度变化与张力分布特性。最后通过实验的方法测得数据与仿真结果比对,测试数据与仿真结果基本一致。

刮板输送机链条张力检测系统研究

为了研究刮板输送机复杂工况下链条的力学特性,实现了刮板输送机运行过程中链条随机张力谱的在线监测,采用无线信号收发模块采集并存储检测数据,待试验结束后将数据统一导出并分析。试验结果表明:同一圆环链的两条直边张力出现明显不均等现象;采煤机截煤时,随落煤量增加靠近采煤侧一端链条张力明显大于采空侧链条张力。图像表明链条每经过一次链轮都会产生一次张力阶跃突变,时间间隔为空载运行周期的一半51 s,刮板输送机空载时下端运动阻力为16 k N,链条最大张力值为896 k N。研究结果为链条的设计和优化提供了理论依据。

刮板输送机链轮磨损与圆环链形变之间的关系

采用数值分析与试验结合的方法分析了圆环链形变与驱动链轮磨损之间的关系。建立了圆环链有限元模型,分析了标准圆环链在不同负载下圆弧段的弹性形变,数值计算结果表明:在拉伸负载作用下,圆环链圆弧段为椭圆,椭圆长短轴之差随负载增加而增大,当负载接近弹性极限载荷时,圆环链椭圆弧段出现凹弧;采用柔性三坐标仪检测磨损前后驱动链轮链窝曲面并进行分析后发现,链轮链窝在准线方向磨损趋于均匀,母线方向磨损与圆环链形变之间存在关联。测试链轮母线磨损与匹配圆环链21.4%弹性极限载荷时外廓一致。最后得出了圆环链拉伸方向为短轴的椭圆环链或将有利于缓减链轮链窝曲面磨损的结论。

基于圆环链与链轮啮合特征的链条波动研究

进行刮板输送机空载运行状态下圆环链张力波动试验分析,建立圆环链与链轮系统动力学虚拟样机;对圆环链运行试验结果与忽略圆环链与链轮啮合特征的NMC模型解析解进行对比,建立基于链轮与圆环链啮合特征的链条波动MC模型,并推导链条波动解析式。研究研究表明:NMC模型忽略圆环链与链轮啮合过程中因圆环链与链轮链窝次受力面接触而引起的链条波动,从而掩盖圆环链节距对链条波动的影响规律;MC模型在提高链条波动分析的准确性的基础上揭示了圆环链节距对链条波动的影响规律;采用大节距立环与小节距平环的圆环链可有效降低链条波动,延长圆环链使用寿命,MC模型为变节距圆环链的使用提供了理论依据。

基于ANSYS的刮板输送机圆环链的有限元分析

以准34×126矿用圆环链为模型,运用ANSYS软件分别对圆环链在两种工况条件下的受力情况进行有限元分析。分析圆环链的应力分布规律,通过综合两种工况条件下的计算结果,得出在圆环链上的最大等效应力主要集中在链环的圆弧内侧,并且在圆弧的上下表面及其与直边的过渡处也会出现较大的应力,从而较为全面地确定了圆环链的易损部位。分析结果表明,刮板输送机圆环链的圆弧处应力较大,易发生破坏。该分析结果为圆环链的尺寸优化提供了重要依据。

矿用圆环链钢23MnNiCrMo54的安定机理研究

研究了矿用圆环链钢2 3MnNiCrMo5 4在单轴拉拉交变应力作用下的安定状态。结果表明,对于只允许发生弹性变形的工件,经过特定的循环加载处理使其达到稳定的弹性安定状态,工件在一定工况下可以在超出其原弹性极限的情况下使用。对于只允许发生微量塑性变形的工件,对该工件施以适当的循环载荷,使工件达到稳定的塑性安定状态,工件在一定工况下可以在超出其原屈服极限的情况下使用。并用位错理论对其安定机理做了初步分析。

重型刮板输送机圆环链与链轮啮合理论分析

从圆环链与链轮啮合过程入手进行理论分析,充分考虑圆环链的弹性变形,分析圆环链在不同负载下所引起的弹性变形以及变形下与链轮的啮合特点,并对链轮与链条啮合过程的动力传递进行了分析。

刮板输送机圆环链断链检测方法的研究

提出了采用表面波电磁声技术对圆环链裂纹进行在线检测的方案，成功地研制了电磁声探伤装置和电磁声传感器．在钢管和圆环链上非接触地激发并探测到声表面波和人工缺陷反射波以及造成的声波衰减，从理论上和试验技术上为最终实现对运动圆环链的在线检测奠定了基础．所研制的传感器也可用于对其它运动的、表面粗糙的金属构件和结构件进行无损检测，有着极广阔的应用前景．

基于RecurDyn的圆环链传动系统仿真

针对圆环链传动系统在实际工况中运动状态复杂、常规手段难以分析这一现象,以煤矿井下刮板输送机链轮链条传动系统为参考建立其三维实体简化模型,在RecurDyn动力学仿真软件中进行分析。结果显示:由于多边形效应的存在,圆环链传动系统的运动学特性不稳定;不同传动位置链环运动学特性不相同。

基于LS-DYNA的矿用圆环链损伤分析

基于非线性接触动力学,建立了圆环链模型,运用有限元动力学分析软件ANSYS/LSDYNA对圆环链间的接触碰撞过程进行了仿真分析。分析结果表明,冲击导致的磨损是造成链环断裂的主要原因。给出了圆环链断裂的主要位置,从而为研究矿用圆环链装置的损伤和寿命估算提供了理论依据。

矿用圆环链的初步应力分析

推导出了圆环链在受拉载荷作用下接触处的接触应力计算公式，并利用有限元法计算了结构的应力分布。

矿用刮板输送机圆环链损伤分析及寿命预测

利用三维软件CATIA建立了刮板输送机圆环链的三维模型,采用有限元分析软件ANSYS对圆环链的接触碰撞过程进行仿真分析,结果表明,圆环链处于瞬间启动状态时,应力主要集中于链环间的接触部位和链环直臂与弯臂的连接处,这两处是圆环链最薄弱的区域,极易发生断裂,在设计时应加强这两处的刚度;传动过程中,圆环链间接触区域不断摩擦,圆环链受反复交变载荷的作用会发生破裂。利用线性疲劳损伤累积理论对圆环链的寿命进行预测,得出圆环链最小寿命为49 073次循环,最小寿命部位为圆环链弯臂与直臂的连接处。该分析结果可为圆环链的优化设计提供依据。

链轮受力的三维光弹试验研究

用三维光弹实验法对链轮齿的受力进行三维应力分析。确定了链轮齿应力场分布规律及轮齿的最大应力，找出轮齿的危险区域。最后提出改进措施。

利用3D模型与数控加工技术改进圆环链链轮加工工艺

利用当今世界先进的三维造型软件(SolidWorks)可以对圆环链链轮进行精确三维造型,并利用MasterCAM最终实现产品的数控加工,提高生产效率,降低制造成本。

矿用圆环链间接触应力场的三维弹塑性有限元分析

采用有限元软件ANSYS7.1分析矿用重载圆环链三维弹塑性接触,得到von Mises等效应力场和塑性应变场,计算结果和弹性分析结果进行了比较,基于断裂力学理论讨论了圆环链间弹塑性接触对其裂纹萌生和扩展的影响。

超超临界锅炉捞渣机圆环链断裂分析

采用理化检验方法对超超临界锅炉捞渣机圆环链断裂的原因进行了分析。断口渗碳层的分布规律表明圆环链在制造过程中已存在由外圆表面深入内部的开口裂纹,该制造缺陷是造成圆环链断裂的根本原因。同时,利用ANSYS有限元分析的方法模拟圆环链断裂前后的应力分布规律。结果表明:制造缺陷处的最大拉应力为材料设计破断应力的5.5倍;圆环链一侧直边在制造缺陷处断裂后,最大拉应力分布在圆弧段和另一侧直边段过渡处内侧表面,与最终实际断裂位置相吻合。

矿用高强度圆环链损伤机理及寿命预测

为解决在传统设计中采用物理样机计算圆环链疲劳寿命时耗资巨大的问题.利用有限元和相对类似损伤理论的方法对矿用高强度圆环链进行寿命预测.得到了圆环链的等效交变应力、寿命云图和基于相对类似损伤理论的寿命预测数学模型.结果表明:通过有限元法计算圆环链的疲劳寿命具有一定可行性;相对类似损伤理论对于圆环链的寿命预测具有很好的适用性;并且这两种寿命预测方法可以降低制造物理样机和进行耐久性试验所带来的巨额研发费用.

刮板输送机链条链轮磨损失效分析

通过对神华集团神东设备管理中心调研发现,刮板输送机链条链轮的失效大部分是由磨损引起的。搜集资料研究链条链轮磨损失效的原因,同时针对失效原因提出相应的对策,为刮板输送机链条链轮的设计制造使用提供一定依据。