ZG20SiMn铸钢摇臂壳体铸造过程数值仿真及工艺优化

摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProCAST软件探究不同浇注工艺方案下摇臂壳体铸件充型及凝固过程,分析铸件温度场、凝固场及缩松、缩孔铸造缺陷位置。基于Niyama判据和应力场分布对底注式铸造工艺方案进行优化。结果表明:优化后摇臂壳体铸件在凝固冷却过程中保持温度梯度递增,促进铸件实现顺序凝固,铸件缺陷率明显降低且充型效果更佳,缩孔体积仅占摇臂壳体体积的0.0049%,电机孔薄壁端面应力优化量为38.47%,输出端孔处应力优化量达到91.08%。本文研究成果为采煤机摇臂壳体的铸造工艺提供了理论基础和数据支撑。

采煤机摇臂壳体铸造冒口设计研究

采煤机摇臂壳体在铸造过程中需通过冒口来对铸件进行补缩,消除缩松缩孔等缺陷,保证毛坯铸造质量。通过对采煤机摇臂壳体的结构特点进行分析,并以某型号采煤机的摇臂壳体为例,介绍了铸造冒口的设计方法与设计过程。通过对摇臂壳体缩松缩孔区域分析、顶冒口设计、补贴设计以及侧冒口设计等,逐步完成了冒口设计方案,并利用铸造仿真软件对方案进行了仿真验证。最终得到的冒口设计方案有良好的补缩效果,消除了缩松缩孔缺陷。

基于DEM-MFBD双向耦合技术的采煤机摇臂壳体疲劳寿命预测

采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能。为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件EDEM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载。在RecurDyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命。利用专业绘图软件Origin绘制2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好。结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速83.5 r/min,截深600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为8.3215×10~6次。本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考。

采煤机摇臂壳体材料分析与研究

介绍了采煤机摇臂壳体材料对采煤机摇臂结构及整机性能的影响,通过对国外采煤机摇臂壳体材料进行成分分析、硬度分析和金相分析,比较了国内外壳体材料性能的优缺点,为国内采煤机摇臂结构形状优化及整机稳定性的提高提供了一定的参考。

基于多场耦合的采煤机摇臂壳体分析

为对大型装备壳体类零件进行创新设计,建立了大采高采煤机铸、锻、焊结合摇臂壳体的柔性虚拟样机耦合模型,研究截割部齿轮系统热平衡过程,确定温度载荷和边界条件,加载动力学仿真软件ADAMS输出的载荷文件.应用有限元软件ANSYS对摇臂壳体进行温度-结构耦合分析及疲劳寿命预测,得到了壳体的温度场及结构场云图,发现了摇臂壳体疲劳寿命的薄弱环节,并提出了改进措施.结果表明,温度场的影响使摇臂壳体的最大应力增加了11.707%.研究结果为大型壳体类零件的设计与优化提供了明确的量化依据,可有效提高该类零件的工作可靠性.

基于VP与BP神经网络的采煤机摇臂壳体可靠性分析

为了提高采煤机的动态可靠性和工作效率,建立了SL1000型采煤机摇臂的刚柔耦合模型,通过动力学仿真得到了摇臂壳体应力、可靠性信息;基于BP神经网络,预测了其他工况下摇臂壳体的可靠度,分析了其与煤层坚固性系数、牵引速度及滚筒截深的关系,并优化了采煤机的牵引速度;将虚拟样机技术与BP神经网络相结合,为采煤机工作可靠性的预测提供了一种全新的理念和便捷的方法,具有重要的理论意义及较强的工程应用价值。

新型CrNiMo系调质钢大功率电牵引采煤机摇臂壳体的制造工艺研究

分析了电牵引采煤机摇臂壳体的力学性能要求,开发了新型的CrNiMo系调质钢及其热处理工艺,进行了摇臂壳体的铸造工艺模拟和加工工艺研究。结果显示,新型CrNiMo系调质钢的主要成分(质量分数,%)为0.37~0.44 C,0.60~0.90 Cr,1.25~1.65 Ni,0.15~0.25 Mo;其热处理工艺为空淬(正火)和高温回火。大型摇臂壳体的加工路线为铸造、空淬和高温回火、粗加工、去应力回火、精加工。新型CrNiMo系调质钢摇臂壳体具有较高的强度、硬度和塑性,满足大功率采煤机的使用要求。

基于ANSYS和ADAMS的薄煤层采煤机摇臂壳体动力学分析

针对富含硫化铁矿结核体的薄煤层开采作业,基于MSCADAMS三维仿真建模软件对某型采煤机截割部建立刚柔耦合有限元模型,并通过MSCADAMS输出的载荷文件对摇臂壳体进行瞬时动力学分析,找出摇臂壳体的设计缺陷,为优化采煤机设计提供参考。

田螺脱壳清洗机振动筛的设计与试验

为减轻田螺脱壳清洗的劳动强度,设计研制了一种结构简单、操作方便的振动式的田螺脱壳清洗机。通过对振动筛曲柄摇杆机构的尺度综合分析,以传动角最大为寻优目标计算出机构的曲柄、连杆、摇杆长度分别为8、180、220 mm;通过机构运动分析和试验研究,得出曲柄转速在600 r/m in左右时,脱净率可达96%。

中厚煤层大功率采煤机摇臂壳体制造工艺研究

为满足高强度、高频冲击性负载的摇臂工况需要,研制新型采煤机摇臂壳体。通过试铸铸件测试分析,确定了壳体材料组成,并改进了热处理工艺,优化了铸造方案。铸造工艺仿真模拟了浇筑过程的液固相分布和缩松缩孔部位。铸造测试表明,材料优化和铸造过程仿真分析可有效改善铸造摇臂质量,提高了大功率采煤机工作可靠性。

采煤机摇臂壳体瞬态动力学与模态分析

为研究瞬时负载作用下采煤机行走过程中摇臂壳体的力学特性,结合某型号采煤机实际工况,对采煤机摇臂壳体进行了瞬态动力学与模态分析,结果表明:摇臂壳体上齿轮传动箱与电动机仓相交处和行星头部与齿轮传动箱相交处应力较大,均超过摇臂壳体材料的屈服极限,为摇臂壳体薄弱部位;前6阶模态振型中振幅最大部位均集中在行星头部。该分析结果可为摇臂壳体的优化设计提供理论依据。

M201型采煤机摇臂壳体的有限元分析

主要对M201型采煤机摇臂壳体进行有限元分析,计算摇臂壳体在最大采高和最低窝底位置极限状态时,网格划分大小不同时的应力及位移,并进行比较、分析,确定摇臂壳体在何时的应力值趋于稳定及合理应力值的大小,检验摇臂壳体的强度、刚度是否满足设计要求,是否有足够的安全系数,并为同类摇臂壳体的设计验证提供参考依据。

采煤机摇臂壳体虚拟样机的有限元分析

对采煤机摇臂进行受力分析,利用UG软件建立采煤机摇臂壳体虚拟样机模型,导入分析软件ANSYS中,施加合理的负载和边界条件,进行应力和振动模态有限元分析,分析结果表明,该采煤机摇臂壳体力学性能和振动性能良好。同时得出利用虚拟样机技术对同类零部件的高效设计有很大的优势。

大功率采煤机摇臂焊接壳体的研究

为了解决艾可夫SL1000采煤机摇臂行星机构可靠性差,难维护的问题,神东公司和中传重型装备有限公司联合开发无行星齿轮传动的全直齿五级齿轮传动摇臂,替代原两级直齿加两级行星传动摇臂。该项目技术关键是摇臂壳体的研发。主要研究:1高强板焊接摇臂壳体的可行性分析;2焊接摇臂壳体的结构设计;3摇臂壳体的动态仿真及优化设计。

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%。

采煤机摇臂壳体的优化设计

针对采煤机摇臂壳体在采掘工作中出现的各种问题进行原因分析,通过Solid Works建立采煤机摇臂壳体的模型,利用Solid Works中插件simulation对模型进行力学分析,校核壳体的设计合理性,从而达到对产品的优化设计。

采煤机摇臂壳体的静力学分析及疲劳寿命计算

采煤机在工作过程中,采煤机摇臂在不同的工况下受力条件不同,在交变应力的影响下容易造成采煤机摇臂壳体的疲劳破坏,因此需要对采煤机摇臂壳体的受力和工作寿命进行评估。通过对采煤机摇臂壳体进行静力学计算分析发现,当摇臂与水平面成43.1°时,形变与应力达到最大。通过采煤机摇臂的疲劳寿命分析发现,电机腔与摇臂直齿轮腔过渡处以及电机腔周围为薄弱环节,应加强设计;摇臂煤壁侧耳座连接螺栓孔应力较大,在日常检修过程中,应加强煤壁侧连接螺栓的检查频次。

基于SolidWorks Simulation采煤机截割部摇臂壳体动力学分析

针对采煤机截割部摇臂壳体的动力响应问题,工程中的摇臂壳体承受交变应力的作用,采用Solidworks进行三维建模,划分网格,设置边界条件,将载荷与约束完整添加于三维模型上,符合实际情况,采用仿真模块化分析,得到应力变化云图以及前五阶模态振型。根据应力的变化趋势及规律,避免应力集中导致结构断裂,保证采煤机截割部稳定运行。分析前五阶模态振型,基于振动学基本理论,分析采煤机截割部摇臂壳体振动情况。

大功率薄煤层采煤机摇臂壳体强度研究

对大功率薄煤层采煤机摇臂在高劳动强度、复杂工况条件下出现的摇臂壳体开裂的问题进行了深入研究。对摇臂壳体进行了受力分析和有限元分析,对采煤机在工作时承受的载荷数据进行了提取与分析,找出了高劳动强度摇臂壳体开裂的原因为设计结构有缺陷以及存在应力集中的问题;另外在用采煤机滚筒存在截齿频繁磨损、脱落的问题,造成采煤机在工作时振幅较大,增加了壳体裂纹产生的几率。最后,针对大功率薄煤层采煤机摇臂壳体开裂的原因提出了针对性的解决措施,可为今后类似问题的处理提供借鉴与参考。

大采高采煤机摇臂的设计

介绍一种大采高直摇臂的设计,通过对摇臂齿轮传动系统中二级直齿和两级行星减速器齿轮的弯曲及接触强度分析、各轴轴承寿命计算、摇臂壳体有限元分析(MASTER软件分析),确认该设计的可靠性。