【摘 要】
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采煤机工作环境恶劣,截割部作为采煤机工作的关键部位,其故障率在采煤机整机故障率中占有较大比重,故其工作性能直接影响采煤机整机可靠性。本文以MG1000/2500-WD型采煤机为依托,主要研究该采煤机截割部在工作过程中受到真实负载时的动力学响应,通过仿真研究影响其可靠性的主要原因。首先,在三维建模软件UG中建立了该型采煤机滚筒截割煤壁的简化模型,在有限元前处理软件HyperMesh导入该几何模型并进
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采煤机工作环境恶劣,截割部作为采煤机工作的关键部位,其故障率在采煤机整机故障率中占有较大比重,故其工作性能直接影响采煤机整机可靠性。本文以MG1000/2500-WD型采煤机为依托,主要研究该采煤机截割部在工作过程中受到真实负载时的动力学响应,通过仿真研究影响其可靠性的主要原因。首先,在三维建模软件UG中建立了该型采煤机滚筒截割煤壁的简化模型,在有限元前处理软件HyperMesh导入该几何模型并进行了有限元建模,然后调用LS-DYNA求解器进行模型求解,得到了截割部滚筒工作负载,为后续工作奠定了基础。其次,基于多体动力学理论、齿轮系统动力学理论等相关理论,在多体动力学软件Adams中建立了该型采煤机截割部的虚拟样机模型,提取LS-DYNA的仿真结果作为系统负载,通过仿真得到了各传动系统在真实负载下的动力学响应,分析了各级传动系统加速度、啮合力的时频域特性。为进行齿轮啮合的有限元仿真,利用HyperMesh对其几何模型进行结构化网格划分,并导入ANSYS Workbench中建立了其完整有限元模型并进行仿真求解,得到了齿轮啮合过程中的应力规律,分析了摇臂位移对齿轮啮合的影响以及实际工作中引起齿轮失效的可能原因。然后通过HyperMesh、Mechanical APDL以及Adams之间的接口,建立了柔性摇臂、柔性齿轮和摇臂齿轮同时柔性化的三组不同的截割部刚柔耦合动力学模型,仿真分析了摇臂、齿轮变形对截割部动力学响应的影响。最后通过UG与ANSYS Workbench之间的接口,建立了截割部摇臂的参数化模型,通过对其进行有限元求解,建立了其优化模型,以最大应力作为优化目标、摇臂壳体齿轮箱壁厚作为设计变量进行了摇臂的尺寸优化设计。通过本文的分析,建立了采煤机截割部优化设计的完整解决方案,同时也为同类优化设计提供了技术支撑。
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