基于VP-MFC的采煤机摇臂系统齿轮性能退化可靠性分析

摘要

齿轮作为采煤机摇臂系统的关键零件,其性能退化对采煤机的工作可靠性有着重要影响.建立了采煤机摇臂系统的刚柔耦合虚拟样机(VP)模型,基于仿真结果,计算得到温度载荷,应用ANSYS对摇臂系统的薄弱齿轮副进行多场耦合(MFC)分析,得到了齿轮的温度场及结构场云图.建立引入裂纹后的齿轮有限元模型,利用FRANC3D对其进行断裂裂纹扩展数值模拟,得到了齿轮的裂纹前缘应力强度因子、扩展轨迹与疲劳寿命.提出以齿轮的裂纹扩展疲劳寿命和可靠度为退化指标的定量评估方法,结果表明齿轮性能退化成指数分布.将虚拟样机、多场耦合与断裂力学相结合,为齿轮性能退化可靠性研究提供了新的方法.