采煤机行走机构关键零件的分析及改进

分析了采煤机行走部齿轨轮、销轨和导向滑靴的失效种类,在SolidWorks中建立了关键零件的模型,利用有限元分析软件ANYSY对关键零件进行了弯曲强度分析、弯曲疲劳分析、接触强度分析、接触疲劳分析,对不满足设计要求的零件给出了改进建议,以提高采煤机行走部的机械强度.     

滚筒采煤机牵引部销轨轮强度的分析与优化

首先分析了滚筒采煤机牵引部销轨轮的装配和工作特点,然后对其常见失效形式进行了分析。在此基础上,利用UG和ABAQUS软件建立了销轨轮和销齿的有限元分析模型,通过对销轨轮齿根的Mises平均应力、啮合区域接触应力等的分析,表明销轨轮齿根强度满足要求,但啮合接触区两端存在应力集中现象。通过对销轨轮齿面进行鼓形修形,可基本消除销轨轮齿面接触区两端的应力集中,降低最大接触应力,从而提高销轨轮的使用寿命。     

航空弧齿锥齿轮接触印痕主动设计与试验验证

以某航空发动机弧齿锥齿轮箱为研究对象,提出了一套锥齿轮接触印痕主动设计的方法。首先,基于弧齿锥齿轮宏观参数和GEMS软件,进行齿面设计,得到齿轮副精确齿面;其次,考虑传动系统受载变形、轴承游隙和加工误差等因素的影响,建立弧齿锥齿轮系统级接触印痕仿真分析模型,得到锥齿轮在工作状态下的接触印痕和振动响应;然后,将上述设计齿面应用于加工,设计试验,将试验得到的接触印痕和振动响应分析结果与理论分析进行对比,验证了仿真分析模型的可靠性;最后,基于该仿真分析模型对上述齿面进行接触印痕优化设计,得到了满足强度和动态性能要求的齿面,形成了弧齿锥齿轮接触印痕主动设计方法。     

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。     

一种适用于采煤机重载运行的行走部分改进研究

基于重载运行对采煤机行走部分强度要求的提高,依据其齿轨轮的节距变化,对采煤机行走部分齿轨轮进行设计改进。经计算可得,改进后齿轨轮的齿根处弯曲疲劳强度增加了13.2%,可满足采煤机重载运行的需求。     

基于双重双面法的弧齿锥齿轮双侧齿面同步修形设计

针对弧齿锥齿轮的双重双面法加工方法,以小轮齿槽中点作为双侧齿面修形的参考点,通过预置双侧齿面的啮合参数,构建符合啮合性能要求的目标齿面,建立基于加工参数优化的目标齿面误差数学模型和约束函数,采用非线性约束优化函数反求大轮的加工参数。根据齿面几何接触分析和有限元接触分析,对优化后的加工参数进行验证,结果表明,齿面修形后的啮合性能满足预期需求。     

考虑齿面缺陷的重载齿轮有限元分析

以某水电站卷扬式闸门启闭机中的传动齿轮为例,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了齿轮接触仿真分析模型。利用ANSYS面-面接触单元进行了齿面不同位置缺陷的仿真分析,计算了齿轮的接触应力和接触变形,得出了存在铸造缺陷齿轮的应力、应变分布规律,分析比较了考虑齿面缺陷齿轮与理想齿轮应力、形变的差异。结果表明,齿面不同位置缺陷对重载齿轮性能有不同影响,该方法对控制齿轮加工制造过程中缺陷、提高齿轮强度和可靠性设计提供了重要依据。     

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。     

摆线齿锥齿轮刀盘半径修正对齿面接触性能的影响

针对摆线齿锥齿轮刀盘参数的选取,研究了刀盘半径修正对齿面接触性能的影响。根据摆线齿锥齿轮加工刀具和产形轮的形成原理,建立了加工摆线齿锥齿轮的数学模型。对不同曲率的齿面做了啮合分析。通过算例分析,研究了刀盘半径修正对啮合参考点处相对主曲率的影响。编写了TCA程序,得到不同刀盘切向半径修正量的齿面接触印痕。通过三维软件建立大、小轮齿面的三维模型并进行虚拟装配,得到不同刀盘半径修正的齿面在参考点处啮合时的瞬时接触椭圆。通过对比以及量化分析,得到接触区长度随着刀盘半径修正量的增加而变短的规律。为摆线齿锥齿轮刀盘参数的设计计算提供了参考。     

采煤机牵引机构的优化设计

针对现有采煤机销排及齿轨轮存在的失效问题,通过改变齿轨轮节距参数,对采煤机牵引机构的销排、齿轨轮结构进行了优化设计,通过对新型齿轨轮强度校核和不同节距下齿轨轮强度对比分析,验证了优化后的齿轨轮机构能满足采煤机井下作业要求,且具有更高的结构强度。     

全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析

研究了全工序法准双曲面齿轮,即大轮成形法、小轮螺旋成形法加工的齿面建模、加工切削仿真和有限元分析。借助坐标变换和空间啮合理论,推导小轮齿面方程;根据机床调整参数,在CATIA中模拟刀盘和轮坯的展成运动,进行切削加工仿真,建立高精度的齿轮副实体模型;利用有限元软件Abaqus对齿轮副进行接触分析,计算并提取整个啮合过程的齿根弯曲应力和齿面接触应力,为准双曲面齿轮的强度设计提供参考。     

从动弧齿锥齿轮的精锻工艺与精锻加工试验

在实际生产中,有很大一部分传动比大并且大轮的节锥角在60°以上的弧齿锥齿轮副,其从动大轮可以考虑采用精锻工艺生产,小轮采用常规铣齿工艺与大轮相配。根据以上加工方法,设计具有良好啮合性能的齿面加工参数,并根据该加工参数创建齿轮副的精确三维模型,本模型可以用于制作弧齿锥齿轮的精锻大轮模具。以一对弧齿锥齿轮为例,完成了大轮的精锻工艺试制,以及小轮的铣齿配对试验。试验结果表明,精锻大轮的齿距误差精度可以控制在7~8级,小轮通过铣齿加工与精锻大轮相配,齿面接触区良好。本工艺可以大幅度的提高弧齿锥齿轮的生产效率,降低能耗,增大齿轮副的整体强度,具有广阔的应用前景。     

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。     

采煤机齿轨轮断齿问题分析与改进研究

针对MG300/700-WD型采煤机齿轨轮断齿问题,采用ProE三维绘图软件和ANASYS15.0有限元分析软件,建立齿轨轮的三维模型,仿真计算其工作过程中的应力状态,得出齿轨轮极易出现断齿的位置分布,并提出齿轨轮断齿问题的改进措施,以延长采煤机的使用寿命、提高煤炭企业的经济效益。     

MATLAB环境下的对数螺旋锥齿轮啮合接触分析

根据齿轮啮合原理,通过一种求解齿面瞬时接触区域的数值算法,推导出对数螺旋锥齿轮的齿面接触区域方程,再结合对数螺旋锥齿轮的三维模型,利用MATLAB软件对其进行仿真分析,得到了对数螺旋锥齿轮啮合接触区的变化规律,实现了接触区域的可视化仿真。最后,以一对对数螺旋锥齿轮样轮的齿面接触试验为例,将试验结果与仿真分析结果进行对比,验证了接触区域仿真结果的正确性,为后续对数螺旋锥齿轮齿面进行TCA分析奠定了理论基础。     

螺旋变性展成法加工锥齿轮副的建模与仿真分析

针对螺旋锥齿轮副接触区呈现对角线接触的传统加工,提出了一种新型的螺旋锥齿轮加工方法-螺旋变性展成法。该方法大轮采用展成法加工,小轮采用螺旋变性法加工。给出了刀具和工件的加工运动关系,利用齿轮啮合原理,分别建立了加工大轮和小轮的刀盘切削面方程及啮合方程。并由此获得大轮和小轮的齿面方程。依据齿面方程分别构建了齿轮副的三维模型,并进行啮合仿真分析。分析结果表明,使用螺旋变性展成法加工螺旋锥齿轮副可以从理论上避免接触区呈对角线接触的现象。     

高重合度弧齿锥齿轮加工参数设计与重合度测定

给出了高重合度弧齿锥齿轮的加工参数设计方法。利用局部综合法、轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)和啮合仿真技术,通过齿面接触路径倾斜,达到了高重合度的设计目的。该设计方法不改变轮坯的几何参数,不改变大轮的加工调整参数,可在现有的机床上使用标准系列刀具加工,实用性强。给出了三种齿面接触路径倾斜度不同的设计方案,进行了啮合仿真分析与重合度测定,结果证明,用该方法可设计出重合度达2.0～3.0的高重合度弧齿锥齿轮。     

渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力分析

简要论谜了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线与啮合重合度.在此基础上推导出渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力计算公式,并通过有限元分析软件比较直齿、斜齿、弧齿齿轮副齿面接触应力.与直齿、斜齿齿轮副相比弧齿齿轮副具有更低的齿面接触应力、更好的传动特性.     

基于分形理论的变齿厚齿轮接触应力分析

为了更准确地反应变齿厚齿轮齿面真实接触应力,构建了变齿厚齿轮的齿面接触系数,并对其合理性进行了验证。基于分形接触理论和Hertz接触理论建立了综合考虑齿轮齿面粗糙形貌、接触点弹性变形、材料特性等参数的变齿厚齿轮接触模型,计算变齿厚齿轮的接触强度,并与有限元计算结果进行比较,验证了方法的有效性。通过分形理论得出齿轮啮合时载荷与面积的关系,并对4个基本参数进行仿真,分析分形接触模型的效果。结果表明,通过数值模拟和分析实际接触面积与载荷的关系图,验证了分形接触模型的准确性。基于有限元理论、Hertz接触理论和分形理论,对变齿厚齿轮的齿面接触强度进行了比较和分析,验证了分形接触模型计算变齿厚齿轮接触应力的正确性,该模型的建立为变齿厚齿轮的设计与强度校核提供了一定的理论依据。     

采煤机齿轨轮的分析与改进

以MG500/1180采煤机为研究对象,基于ANSYS软件对齿轨轮的弯曲强度和疲劳强度进行校核,得出该型号采煤机的齿轨轮弯曲疲劳寿命不满足要求,并针对性地提出改进措施,经验证改进后齿轨轮满足实际工作的需求。