采煤机破碎截齿的等寿命优化研究

【摘要】：为了防止大块截割煤堵塞采煤机机身下面的过煤空间,需在其牵引部迎着煤流的端头配置相应的破碎机构。但由于其工作环境十分恶劣,尤其在进料量过大的情况下,一旦齿身磨损或者发生齿根断裂,造成大块物料跑粗,未被破碎的煤块堆积在机载破碎机前部,直接影响破碎滚筒的破碎效果和运行的稳定性、拖慢采煤进度,严重时甚至需要停机检修。因此,为了在延长破碎截齿使用寿命的同时,对其结构尺寸进行优化以达到提高截齿使用效率的目的,有必要进行破碎截齿的等寿命优化设计研究。目前对于矿用截齿的研究主要集中于截割部截割滚筒上的截割截齿,而对于破碎截齿的结构优化和寿命设计的研究涉及较少。本文主要致力于对破碎截齿齿根弯曲和齿身磨损的等寿命优化研究。主要进行了如下工作:(1)根据相关疲劳理论的经验公式,通过计算得到齿身磨损与齿根弯曲疲劳寿命之间的相互联系,即等寿命优化系数K的表达式。(2)利用MATLAB软件通过粒子群优化算法对破碎截齿进行以等寿命为目标的结构疲劳寿命优化,得到了在约束条件范围内的截齿最优尺寸和安装角度。(3)对优化后的截齿进行仿真实验,验证优化效果。通过有限元软件ANSYS进行分析,得出破碎截齿在各个位置的受到应力情况和变形情况,对强度进行校核;并运用FATIGUE模块进行相应的疲劳计算,验证优化是否达到预期要求。(4)为方便对相关理论数据进行验证,对破碎截齿断裂失效监测系统进行了探索性设计。