采煤机截割部的设计分析及优化

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随着煤矿行业的发展,采煤机械化程度越来越高,为了保证高产、高效,对采煤机械的可靠性要求也越来越高,而作为综采关键设备的采煤机,在地质条件比较复杂、生产环境比较恶劣的情况下,更是暴露了其可靠性低的致命弱点。而截割部作为采煤机的主要组成部分,承担着落煤和装煤的重要作用,它的功率消耗占整个采煤机功率的80%-90%,它的可靠性是保证整机可靠性的重要保障,它的承载能力和载荷分配影响着整机的性能,因此对截割部进行分析,探讨提高截割部可靠性的方法,有较高的现实意义。  本文针对某工作面实际工况,首先对截割部进行了总体设计,而后应用三维建模软件 Solidworks建立了它的模型,在该模型的基础上做了以下工作:第一,利用 ANSYS对摇臂壳体进行了有限元分析,找到了它的应力集中区和承受应力较大的部位;第二,将截割部的模型导入到 ADAMS中,来对它进行运动学和动力学分析,验证了截割部的基本运动关系和齿轮之间的啮合力,分析了截割部在不同载荷作用下的动态响应;第三,将摇臂壳体静力分析的结果文件导入到nCode DesignLife软件中,然后建立摇臂壳体材料的 SN曲线,导入摇臂壳体的载荷谱,来分析摇臂壳体的疲劳损伤和疲劳寿命。通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱部分;第四,首先基于有限元分析,对壳体进行了优化,减小了摇臂耳座处的应力集中和最大应力,其次基于疲劳分析,对壳体进行了改进,提高了壳体的疲劳寿命,最后基于装煤效果,探讨了壳体弯曲角度对装煤效果的影响,找到了装煤效果最佳的弯曲角度。  本课题的研究为提高截割部的可靠性提供了参考,对截割部的设计具有指导意义。
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