刮板输送机是综采工作面唯一的运输设备,链传动系统是刮板输送机最主要的子系统,链传动系统的稳定可靠运行直接关系到刮板输送机的安全运行,甚至影响整个煤矿的安全生产。冲击载荷、卡链等现象对链传动系统平稳运行及链轮、链环的疲劳寿命影响显著,因此有必要对链传动系统的动力学特性进行研究,这对于提高运行可靠性和疲劳寿命同样具有重要意义。本文首先建立了刮板输送机的力学数学模型,基于煤炭物料的分布特征分析了圆环链的运行阻力、牵引力以及系统预紧力;将链环与链轮的啮合过程划分为周期性啮合过程,并对3个啮合阶段进行了力学分析,以对称罚函数法分析了圆环链的接触过程,为后续动力学特性仿真分析奠定了理论基础。基于多体动力学理论,在仿真软件ADAMS中建立了圆环链传动系统仿真模型,为了验证仿真模型的合理性,搭建了刮板输送机动力学特性试验台,采集到链轮转速、刮板加速度等数据,仿真结果在一定程度上与试验数据相吻合,表明了仿真模型和仿真方法的有效性和合理性。通过ADAMS软件的仿真,得到了链传动系统在冲击载荷、卡链、断链等工况下的动力学特性。采用非线性动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA,使用参数化设计语言APDL建立了链传动系统有限元模型,对链环与链轮啮合传动过程进行了接触分析,完整模拟了在张紧力作用下圆环链与链轮链窝的啮合接触、摩擦过程,分析了链条张力对接触动力学特性的影响,得到了运行过程中链轮链窝和链环的应力分布规律、啮合摩擦等规律。借助有限元仿真结果,提取了不同工况下链轮、链环危险位置处的载荷时间历程,利用疲劳寿命分析软件nCode DesignLife进行载荷雨流计数,基于试验数据估计了链轮、链环材料S-N曲线,选择线性疲劳损伤累积法则进行了链轮、链环的疲劳寿命计算,最后运用Stress Life模块对疲劳寿命敏感性进行了分析,得到了不同输入参数对于链轮、链环疲劳寿命的影响规律。疲劳寿命分析有助于提前发现链轮、链环寿命薄弱的环节,对于综采工作面安全、高效开采具有重要意义。