多绳摩擦式提升机主轴与摩擦轮过盈联接的分析及装配仿真

摘要

矿井提升机广泛应用于煤炭、有色金属和黑色金属等矿山开采行业，作为矿山提升系统中的关键机械设备，其运行状况的好坏将直接影响到矿山开采的生产效率和矿工的生命安全，所以提升机的使用性能受到了使用单位的极大关注。主轴装置作为多绳摩擦式提升机重要的承载部件和传动部件，主要由摩擦轮、主轴、联轴器、轴承和轴承座等部分组成。其中，摩擦轮与主轴采用“瑞典式”结构的联接方式，也即摩擦轮利用过盈配合与主轴单法兰盘联接，因此，它们之间的配合，将会是主轴装置设计和生产的关键环节。
　　 对于过盈配合的设计和分析，传统的方法是基于厚壁圆筒理论，利用拉美公式来进行设计和校核的。但由于其假设条件的局限性，故该方法不能够精确地计算出配合表面间的接触应力，以获得配合面的应力分布情况。而利用有限元法进行计算，就可解决这方面的问题，并且还能够更准确、更直观、更快速地得到其结构各点的应力应变情况。因此，本文将利用有限元软件，对提升机JKMD-2.8×4主轴与摩擦轮的过盈配合进行分析和装配仿真。具体研究内容有以下几个方面：
　　 ①利用有限元软件ANSYS Workbench对提升机主轴装置进行受力分析，得到左右轮毂配合处所需要承受的最大扭矩和轴向力，为后续配合的验证校核奠定基础；
　　 ②应用有限元技术，对左右轮毂处原始过盈量的紧配合进行分析，会得到配合的最大等效应力、应力分布情况，以及配合所能提供的最小扭矩等内容，从而以此来验证轴毂过盈配合的过盈量是否合理；
　　 ③对过盈装配进行动态仿真，最终可得到压装力与装配位移关系的曲线图。因此，可利用压装力曲线图对主轴装置进行装配，并以此控制其压入速度而获得较好的装配质量，为实际装配提供重要的参考依据；
　　 ④用动态仿真的方法，研究在弹性范围内过盈量大小、摩擦系数、压入速度等因素对主轴装配过程的影响，为实际的装配过程提供有力的理论依据。