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刮板输送机轨座的拓扑优化分析

李玉霞  
【摘要】: 在煤矿开采领域中,综采技术是目前世界上最先进的开采技术,而刮板输送机是综采设备中最关键的设备之一。本文简述了国内外刮板输送机的发展过程及现状,并分析了目前我国刮板输送机设计中存在的问题。轨座作为刮板输送机的重要零部件,存在着工况恶劣、受力情况复杂的问题,因此对轨座进行优化分析就显得尤为重要。本文就是针对此问题利用拓扑优化的方法,对刮板输送机的轨座进行了优化。 拓扑优化方法是结构优化设计的一种形式,是优化方法中最有价值和发展潜力的方法。拓扑优化方法自1904年由Michell提出以来,得到了很大的发展,但在实际中的应用却很少,本文将利用拓扑优化软件Nastran-Optishape对轨座进行拓扑优化分析,这对拓扑优化的实际应用具有重要的意义。 本文首先探讨了拓扑优化方法的基本理论和原理,介绍了常见的拓扑优化方法并研究了其数学模型,重点阐述了均匀化方法的理论和应用。根据国内某煤矿机械生产企业提供的资料利用三维绘图软件UG来建立轨座的实体模型,导入Patran中修改模型并进行有限元网格的划分、边界条件的施加及材料特性的定义,然后进行拓扑优化分析,得出实体模型的优化结果,综合考虑优化的结果、加工工艺的可行性、以及降低技术改造的成本三个方面,对模型进行修改,最后对新模型进行强度校核,结果显示满足原工况要求,优化后的轨座应力分布合理,节省了材料,为企业带来较大的经济效益。


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