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《太原理工大学》 2012年
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刮板输送机链轮与圆环链接触动力学分析

焦宏章  
【摘要】:刮板输送机是煤矿井下工作面最主要的运输设备,与采煤机、液压支架相互配套使用构成从采煤、运煤到支护的机械化生产系统。刮板输送机的设计水平直接影响了综采设备的现代化水平,其中链轮的使用寿命短是制约刮板输送机向大功率、高效率发展的一个重要瓶颈,伴随着新材料的应用、加工工艺的不断完善,如何运用现代设计理论及手段,从传统实验无法实现的角度,揭示链轮-圆环链的接触机理,以便从结构的角度对链轮进行优化成为现阶段的研究热点。针对实验法测试刮板输送机载荷参数周期长、费用高这一问题,本文运用动力学仿真软件MSC.ADAMS建立刮板输送机链轮传动系统等效动力学模型,分析得出启/制动、平稳运行、卡链、断链四种典型工况下,机头与机尾的驱动力矩及其合力矩的变化规律、链轮-圆环链之间接触力的变化规律、刮板链张力的变化规律,为进行链轮传动系统静态/瞬态有限元分析、链轮结构优化提供载荷参考。针对传统静态分析、设计过程中不能充分考虑和反映刮板输送机实际运行过程中的动态效应,本文运用瞬态动力学分析软件MSC.DYTRAN对刮板输送机启/制动、平稳运行、卡链三种工况进行了建模及分析,得出了链轮应变、法向力、切向力分布等瞬态动力学响应;其中着重对卡链这一典型工况的动力学响应进行了分析,再现了卡链瞬间链轮与刮板链之间的相互作用历程。应用非线性有限元分析软件MSC.MARC对链轮-圆环链在平稳运行和卡链两种极端工况下,进行了静力学有限元分析,得出了链轮、圆环链的应力、应变、位移等静力学响应。基于圆环链受力变形后的外廓包络面和中心线,本文提出两种链轮优化设计方法,即提取变形后的链环外廓包络面作为链轮链窝曲面圆弧段部分或者提取变形后的链环中心线,然后以其为轨迹,标准圆弧为截面,扫略生成链轮链窝曲面圆弧段部分。优化后链轮受力特性明显改善。对两种优化方法进行了对比分析,工程应用中建议采用提取链环受力变形后的外廓包络面作为链轮链窝曲面的优化方法对链轮进行优化。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TD528.3

【参考文献】
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