采煤机截割部行星减速器关键部件有限元分析与改进

摘要

采煤机的工作环境复杂且不稳定，当采煤机过岩石断层时，持续截割岩石，致使作用在滚筒上的载荷急剧增大，截割部行星减速器的输出转矩等于滚筒阻力矩。长期在此工况下工作，可能会造成行星减速器各部件的损坏。行星减速器作为截割部传动系统的重要组成部分，一旦出现故障将会严重影响采煤机的正常工作。为检验行星减速器关键部件在此种工况下是否满足工作要求，针对MG300/755-WD采煤机截割部行星减速器开展以下工作。
　　通过对滚筒作受力分析推出行星架的输出转矩，滚筒上的阻力分为截割阻力、推进阻力和侧向力。截割阻力对滚筒轴线产生的阻力矩即为行星架的输出转矩。滚筒工作过程中截齿的位置角和参与工作的数量均会改变，故行星架受到变载荷的作用。
　　取截割部电动机保护电流——1.2倍的额定电流对应的载荷作为作用在行星减速器上的最大载荷，对其进行应力分析;取额定电流对应的载荷作为疲劳分析时的载荷。通过受力分析计算出作用在行星架、行星轮、太阳轮、内齿圈上的载荷。对行星轮、太阳轮、内齿圈做齿根应力分析和接触应力分析，强度均满足要求。对行星轮、太阳轮、内齿圈组成的行星机构做接触应力疲劳分析，结果满足要求。对行星架、行星轮、太阳轮做模态分析，其一阶固有频率均远远高于工作频率，能够避免共振的干扰。行星架的应力分析结果显示其强度满足工作要求，对其做疲劳分析，结果表明行星架的工作寿命低于设计寿命。
　　进行了行星架侧板厚度变化对应力的影响分析，为提高行星架的疲劳寿命提供可行改进方法。保持行星架的左侧板不变，增加右侧板的厚度(1mm-12mm)，增加间隔为1mm，重新建立12次模型，分别对其进行应力分析，找出最大应力值最小的一组，其增加的厚度为7mm。保持行星架右侧板的厚度不变，增加左侧板的厚度(1mm-12mm)，增加间隔为1mm，重新建立12次模型，对其进行应力分析，找出最大应力值最小的一组，其增加的厚度为6mm。同时增加左右侧板的厚度6mm、7mm，进行应力分析，与以上两组对比，结果表明左侧板增加6mm时，效果最好。故改进方案为左侧板增加6mm，通过疲劳分析、模态分析验证其可行性，其固有频率和寿均满足要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 滚筒式采煤机概述

1．2 选题背景

1．3 采煤机国内外研究现状

1．3．1 采煤机国内发展现状

1．3．2 国外采煤机发展概况

1．4 国内行星齿轮传动的研究现状

1．5 主要任务与研究内容

2 采煤机截割部传动系统介绍及滚筒受力分析

2．1 引言

2．2 采煤机传动系统介绍

2．3 采煤机传动系统的工作原理

2．4 截割部行星减速器的结构及工作原理

2．5 滚筒受力分析

2．6 本章小结

3．1 引言

3．2 行星减速器关键部件受力计算

3．2．1 行星架的受力计算

3．2．2 太阳轮、行星轮、内齿圈受力计算

3．3 采煤机截割部行星减速器关键部件的三维建模

3．3．1 行星轮、太阳轮的三维建模

3．3．2 内齿圈的三维建模

3．3．3 行星架的三维建模

3．3．4 行星减速器的装配

3．4 太阳轮、行星轮、内齿轮有限元分析

3．4．1 太阳轮、行星轮、内齿轮齿根弯曲应力理论计算

3．4．2 太阳轮、行星轮、内齿轮齿根弯曲应力分析

3．4．3 太阳轮与行星轮接触应力理论计算

3．4．4 行星机构的接触应力仿真

3．4．5 行星机构的疲劳分析

3．4．6 行星轮、太阳轮模态分析

3．5 行星架的有限元分析

3．5．1 行星架的应力分析

3．5．2 行星架的模态分析

3．5．3 行星架的疲劳分析

3．6 本章小结

4 行星架侧板厚度变化对应力的影响分析及结构改进

4．1 引言

4．2 行星架侧板厚度的改变对应力的影响

4．2．1 探究行星架右侧板厚度变化对应力的影响

4．2．2 探究行星架左侧板厚度变化对应力的影响

4．2．3 同时增加左右侧板厚度的应力分析

4．3 改进后行星架的疲劳分析

4．4 改进后行星架的模态分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 不足与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果