基于LS-DYNA的采煤机行走轮与销排的接触动力学分析

由于煤矿井下地质环境复杂,给采煤机的截割机构造成无规则的冲击载荷作用,影响采煤机的正常运行。因此,利用LS-DYNA仿真分析软件建立了采煤机行走轮和销排接触时的动力学模型,对其实际工作时的接触动力学情况进行了仿真分析。结果表明行走轮的轮齿进入啮合和脱开啮合时会产生明显的应力突变,且在一个齿轮啮合时节线冲击比较明显,可以通过降低销排的节距,使行走轮和销排啮合时的重合度增加,能有效降低啮合时的接触应力,提升采煤机行走机构工作时的使用寿命。     

采煤机行走轮轮齿性能的优化研究

行走轮作为采煤机中重要的组成部分,其轮齿失效会对整个机器的可靠性产生不良影响。基于此,对采煤机行走机构主要结构和原理进行简要介绍,利用有限元方法建立了行走轮轮齿与销排销齿的啮合模型,分析了两齿面接触时的情况,根据分析结果提出行走轮轮齿性能优化措施。     

基于ABAQUS的采煤机齿轨轮啮合特性的研究

结合采煤机齿轨轮使用过程中存在的问题,通过确定齿轨轮的结构尺寸,采用Solidworks和ABAQUS软件,建立了齿轨轮与销排的仿真模型,开展了不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响分析,找到不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响规律,对选用合理参数齿轨轮、延长齿轨轮使用寿命、提高采煤机的生产效率具有重要的指导意义。     

基于平行连杆机构加工的圆弧齿线圆柱齿轮啮合特性研究

以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,基于平行连杆机构加工原理,推导齿轮齿面方程,并完成三维建模,进而建立动力学分析模型,分析齿宽、齿线半径、负载及转速对圆弧齿线圆柱齿轮啮合特性的影响。研究结果表明,随着齿宽增加,最大啮合力、平均啮合力以及啮合力均方根均先减小后增加;随着齿线半径的增加,最大啮合力、平均啮合力以及啮合力均方根均先减小后增大,RT=120～240 mm时达到最优,平均啮合力和啮合力均方根波动范围小,最大啮合力波动范围大;啮合力随着负载的增加而逐渐增加,但正向/负向波动幅度随着负载的增加而减小,在低负载时传动平稳性差,甚至出现脱啮现象;随着转速增加,齿轮平均啮合力、最大啮合力增加,最小啮合力减小,即齿轮啮合力的波动越剧烈,齿轮传动冲击越大。     

采煤机176 mm节距复合齿形行走轮动态力学仿真

行走轮与销轨的啮合属于非共轭传动,传统齿轮强度校核方法对行走轮不再适用,以往对行走轮强度的校核大多采用有限元静态力学仿真分析,而静态力学仿真分析不能准确反映行走轮轮齿的实际受力状态,计算结果略有偏差。为了能比较准确地校核采煤机176 mm节距复合齿形行走轮的强度,利用Solid Edge和ANSYS软件对176 mm节距复合齿形行走轮建立动态力学仿真模型,提取齿面接触应力与齿根弯曲应力随时间的变化的仿真计算数据,并绘制成曲线,通过对比仿真结果和行走轮材料的许用应力值,发现176 mm节距复合齿形行走轮可以满足采煤机1 500 k N牵引力的使用要求,与此同时总结了行走轮轮齿从进入啮合到脱开啮合过程中,接触应力和弯曲应力随时间的变化规律,得到了行走轮出现接触应力峰值和弯曲应力峰值时行走轮与销轨啮合的位置,为今后优化行走轮齿形提供了依据;通过对比理论计算结果与仿真结果,验证了仿真结果的正确性。     

采煤机行走轮与销排接触的动力学分析

基于目前行走轮与销排接触研究现状存在的问题,采用SOLIDWORKS软件建立了采煤机行走轮与销排的三维模型,基于ANSYS/LS-DYNA进行了显示动力学仿真,描述了仿真流程中的设置,获得了动态的行走轮与销排应力云图及接触应力随时间的变化趋势。对啮合冲击、节线冲击造成的影响作出了解释,并对如何减小冲击、预防轮齿疲劳断裂提出了改进方案。该研究为行走轮与销排的接触研究提供了思路,同时也提供了整体的研究流程以供参考,对于行走轮与销排的结构设计具有一定的指导意义。     

基于动态力学的采煤机行走轮的仿真分析

以动态力学作为理论基础,结合采煤机行走轮与销轨实际工作工况,以ANSYS软件作为工具,模拟行走轮与销轨在176 mm标准中心距、171 mm中心距、181 mm中心距三种情况下行走轮与销轮啮合过程中行走轮轮齿所受应力情况,并根据仿真所得云图得到了接触、弯曲应力的变化规律与极限值,为后续采煤机行走轮的齿形优化提供理论依据。     

采煤机行走轮强度与运动特性关系的研究

通过对行走机构刚体动力学模型的分析,研究了行走机构的刚度对采煤机运行时的速度波动和啮合力变化的影响规律,结果表明:采煤机行走机构的刚度对采煤机行走时的动态特性的影响极大,其刚度越大采煤机运行时的速度波动越小,行走机构和齿轨啮合时的啮合力的变化也越小。该研究可为优化采煤机作业时的站位及提高行走机构使用寿命提供理论依据。     

采煤机行走轮轮齿与销齿啮合的接触强度研究

针对采煤机行走轮、销排啮合出现的轮齿断裂的问题,提出采用有限元方法对轮齿、销齿啮合处的接触应力进行研究。以某型采煤机为例,通过选用行走轮中一个轮齿、销齿的啮合作为研究对象,开展了行走轮及销排的结构性能研究。研究结果表明:轮齿啮合处应力小于材料屈服强度,满足静强度要求,但由于制造加工过程中存在表面微裂纹及表面磨损,裂纹或磨损尖端在接触应力的往复作用下,产生塑性区,并积累塑性变形最终形成裂纹萌生、扩展直至断裂的现象。分析结果与实际情况一致,说明了分析方法的可适用性,该方法可以为行走轮等类似产品的设计研发提供理论指导。     

采煤机导向滑靴耐磨性能工艺改进

导向滑靴是采煤机的重要零件,采煤机工作时由煤壁侧的两组支承组件和老塘侧的两只导向滑靴分别支承在工作面输送机上。行走箱（见图1）中的行走轮与输送机的强力齿轨相啮合,由装在两行走箱上的导向滑靴导向,当行走轮转动时,采煤机便骑在工作面输送机上行走,同时截割电动机通过截割机械传动装置带动滚筒旋转,通过强力截齿完成落煤及装煤作业。当滑靴导向面磨损严重时,致使导向性不好,行走轮与销排不能正常啮合,造成行走轮快速磨损或断齿。严重时采煤机会脱离运输机,使采煤机不能工作。     

发动机激励下行星传动非线性啮合力特性

建立了发动机波动转矩激励下的行星传动纯扭非线性振动模型,模型中考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度及其相位差、综合啮合误差以及各行星轮位置相角时变性。根据信号调制原理,分析了行星排啮合力边频带的产生原因。把发动机转速、转矩分成4种典型工况,在时域和频域内对行星排啮合力进行深入分析。研究表明,啮合力以单边冲击为主,啮频倍频与部件转频倍频调制普遍存在,受发动机工作状态影响相对较小,啮频倍频与波动转矩频率倍频调制则受工作状态影响很大,高速重载时作用最显著。该结论为行星齿轮传动设计提供了依据。     

实际工况下采煤机行走机构的啮合应力与疲劳寿命研究

为了揭示采煤机行走机构在工作过程中的损伤机理,采用LS-DYNA建立采煤机行走机构动态接触模型,利用实验测得的牵引阻力和采煤机重力作为外载荷,进行瞬态动力学仿真;采用n-code GlypWorks中的Rainflow模块对危险节点最大等效应力时间历程进行雨流计数,载荷外推和叠加,采用n-code GlypWorks中Stress Life模块对行走轮与销排进行疲劳寿命计算。研究结果表明:采煤机行走机构具有良好力学性能,行走轮最小疲劳寿命约为307天,销排寿命约为323天,研究结果为行走机构结构优化提供理论依据。     

销轨结构对采煤机行走轮动力学特性的影响研究

为了研究不同销轨弯曲角度情况下采煤机行走机构运动时的动力学特性,利用ADAMS仿真分析软件对不同弯角结构下采煤机行走机构的动力学特性进行了研究,结果表明,销轨的弯曲角度越大采煤机行走机构在工作时的啮合力和速度波动越大,其动力学特性越不稳定。该研究结果可为井下销轨的设置和改进提供参考依据。     

叉车驱动桥主减速器传动平稳性分析

首先采用SolidWorks软件对弧齿锥齿轮进行三维建模,然后基于Hertz接触理论,利用ADAMS建立了叉车主减速器弧齿锥齿轮虚拟样机模型,通过仿真实验,得到齿轮啮合力波动随安装中心距变化的曲线。最后通过插入点法分别取3个典型的安装距,对其进行进一步的动态啮合特性分析。通过对比,确定出传动平稳性更合理的中心距安装误差控制范围,并得到了最理想的安装中心距,可降低振动,提高齿轮的啮合质量,为弧齿锥齿轮安装中心距的优化设计提供依据。     

重型采煤机齿轨轮啮合特性的分析

采用PROE三维模型软件和ABAQUS仿真软件建立了采煤机齿轨轮有限元仿真模型,开展了采煤机齿轨轮啮合过程中的啮合特性仿真研究,找到了不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响规律,对降低齿轨轮故障概率、保证采煤机的正常运行、提高采煤机的采煤效率具有重要意义。     

基于Recurdyn履带式海底行走机构不同工况性能分析

针对海底钴结壳和热液硫化物矿区的地形力学特点,在传统路面履带式车辆的基础上,设计了实心轮-橡胶履带啮合式海底行走机构。根据该履带式海底行走机构的结构特点进行动力学建模,在处理啮合力时,应用弹性接触理论,将啮合力等效为弹性接触力;对机构的驱动力进行分析,并对影响因素进行分析。基于Recurdyn搭建海底行走机构简化动力学模型,施加约束、接触力及运动函数控制,针对机构在海底运行时的不同类型的地形环境及工况进行分析。由分析结果可知,实心轮与履带销的啮合力随着其间的正压力变化而变化,正压力达到最大值对应出现最大的啮合力,且正压力和啮合力随着履带的传动出现周期性变化的趋势;同时,由于履带速度的动载荷造成行走机构的速度、加速度、驱动力矩等有较大的脉动,但是从整体上来讲,啮合驱动式行走方案还是相对较平稳的。     

采煤机行走机构研究及其失效分析

介绍了采煤机行走机构的研究现状,分析了其结构组成,针对行走机构时常发生部件失效现象,开展了齿轨轮与销排主要部件的失效分析研究,找到了齿轨轮与销排的失效原因,得出了"企业在实际工作过程中,需加强对行走机构的日常维护和定期维修,合理改善井下工作环境,降低结构失效概率"的结论,以期为企业找到采煤机发生失效原因提供理论参考。     

斜齿轮时变摩擦激励与啮合效率研究

基于斜齿轮时变接触线长度变化规律,推导了斜齿轮摩擦力和摩擦力矩的解析算法;基于时变摩擦因数模型,研究了滑动摩擦对齿面啮合力和啮合效率的影响。结果表明,考虑滑动摩擦时,齿面啮合力小于法向力,齿面啮合力随转速增大而增大,随齿面粗糙度和润滑油黏度增大而减小,且在多齿啮合区影响更显著;在时变摩擦因数作用下,平均啮合效率随转速、转矩增大而增大,随齿面粗糙度增大而降低,尤其在低温润滑油黏度较大时,影响较大。     

针轮销孔展成加工的插齿刀齿廓研究

本文根据啮合原理,推导出针轮销孔展成加工的插齿刀与针轮销孔的啮合线;插齿刀理论齿廓曲线方程;用最小二乘法确定插齿刀理论齿廓曲线的代用曲线;分析了针轮销孔插齿刀的齿形误差及修正方法。     

采煤机牵引机构的仿真设计

在牵引机构中,普遍采用的无链牵引机构,牵引齿轮与销排之间并不完全共轭啮合,这一过程中,容易造成磨损过程的加剧,针对这一问题,设计了一种完全共轭啮合的结构来提高牵引机构的寿命。采用齿形法,通过渐开线齿轮的齿廓曲线来求解共轭销排的齿廓形式,求解方程显示,共轭销排的齿廓为齿条形式。采用某型号采煤机牵引机构进行共轭牵引机构的设计,依据销排节距来确定牵引齿轮的齿数及模数,并由此设计牵引齿轮及销排的结构,采用MATLAB进行结构仿真,结果显示,共轭销排的结构形式符合齿条直线分布,可结合热处理方式等来提高牵引机构的寿命。