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新型薄媟层采煤机行星架的可靠性分析
孙桂英,陈根',步跃跃2
(1.究矿东华重工有限公司机电裝备制造分公司,山东钚城273500;
2.究矿东华重工有限公司采掘装备制造分公司,山东邹城273500)
摘要:研究通过Pro/E、 ANSYS、 ADAMS软件建立新型薄煤层采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,再利用协同仿真技术
对关键零部件行星架在五种工况下的可靠性进行仿真分析。研究结果表明,行星架结构满足新型薄煤层采媒机可
靠性设计要求。本次研究的分析方法为采渫机及其他零部件可靠性分析提供理论依据。
关键词:采煤机行星架刚柔耦合可靠性仿真分析
中图分类号:TDA21
文献标识码:A
文章编号:1002-6886(2015)05-0066-04
Reliability analysis of planet carrier of a new thin seam shearer
SUN Guiying, CHEN Gen, BU Yueyue
Abstract: In this paper, the Pro/, ANSYS, ADAMS are used to establish the Rigidflex oupled virtual prototype of
new Shearer in Thin Coal Seam. The simulation analysis on the reliability of the key components planet carrier under five
kinds of working condit on s oed In his pre he colaba ie imulation enology is adopted. The research re-
sults show that the planet carrier structure satisfies the reliability of the design requirements of new thin coal seam shearer
The analysis method provides theoretical basis for the reliability analysis of the shearer and other components
Keywords: shearer; planet carrier; rigid-flex coupled; reliability simulation analysis
刚度可靠性,为采煤机设计的可靠性提供理论依据。
0引言
薄煤层采煤机是一个集机、电、液为一体的复杂1研究方法
系统,是实现薄煤层综采工作面机械化、自动化开采
此次研究将采用刚柔耦合多体系统的建模理论
作业的主要设备之一。由于工作环境复杂恶劣,在和方法,通过三维参数化CAD软件Pro/E、机械系
煤层复杂力的作用下,很容易发生故障,导致整个采统运动学和动力学分析软件 ADAMS建立MG2
煤工作中断,给生产造成巨大的损失。高产高效综70/325型薄煤层采煤机整机刚性模型,然后利用有
采技术的迅速发展,迫切要求采煤机具有较高的可限元分析软件 ANSYS建立行星架结构的柔性模型
靠性。因此,在探究采煤机工作的可靠性时,各薄弱替换原刚性模型中该结构件,进而建立起刚柔耦合
环节的变形不能忽略,应对采煤机关键零部件进行虚拟样机模型,再根据协同仿真技术,模拟采煤机在
可靠性研究。而在物理样机上进行有关采煤过程的实际工作中的工况,对关键零部件行星架进行可靠
试验既困难又有很大风险且代价昂贵。
性的仿真分析。
结合兖矿集团机电设备制造厂自行研发设计的1.1采煤机主要结构组成
新式MG2×70/325型薄煤层采煤机,研究采用系统
设计的MG2×70/325型薄煤层釆煤机结构复
多领域建模与协同仿真的虚拟样机技术,以该采杂、零部件种类繁多,按照子部件进行划分,组成采
煤机关键部件行星架为分析对象,模拟采煤机在实煤机的主要子部件如图1所示。其中研究对象行星
际工作中的多种工况进行仿真分析,校核部件强度、架属于左右摇臂内的子部件。
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设计研究、分析。1205年第5典
采媒机整机□
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图1采煤机整机主要子部件
1.2基于PoE的采煤机三维实体建模及装配
在进行刚柔耦合多体系统的建模前,首先要建
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立采煤机机械系统的零部件三维实体模型,然后进
行装配。在虚拟装配中有三种方式,即:由底向上的
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装配方法,由顶向下的装配方法,混合装配方法2。
图3 ADAMS下采煤机刚体模型图
结合薄煤层采煤机的实际零部件情况,在整个装配
过程中采用由底向上的装配设计方案。
1.4采煤机刚柔耦合虚拟样机模型的建立
采煤机三维模型装配完成以后,需要对装配体
在确保刚体模型正确后,利用 ANSYS将采煤机
进行干涉检查,以确保装配体的各零部件以及子组行星架离散成细小的网格,并进行模态计算,然后将
件之间的间隙适当,避免各零部件之间产生千涉。其保存为模态中性文件(MNF)。以中性文件生成
利用Po/E软件的分析功能,对完成的虚拟装配体的行星架模型为柔性体,直接读取到 ADAMS中仅
进行全局干涉检查。只有装配正确,后续仿真才能替換整机模型中刚性体行星架结构后1,形成刚柔
可靠。如图2所示在Po/E环境中进行的全局干涉耦合的采煤机虚拟样机,如图4所示。通过模型校
检查操作。通过干涉检查发现设计中存在问题,对验,确认无误后,再进行刚柔耦合的动力学仿真分
设计进行修改,确定采煤机设计理论上的正确性。
析
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图2基于Pro/E环境的全局干涉检查图
图4 ADAMS下采煤机整机刚柔耦合模型
2整机瞬时负载的模拟
1.3采煤机刚性多体系统模型的建立
利用Pro/E与 ADAMS之间的无缝链接接口
由于煤层赋存条件复杂,采煤机在截割煤壁时,
MECHANISM/Pro将经检查后无干涉的采煤机实体会受到多变的瞬时载荷的冲击,很容易导致摇臂壳
模型导人 ADAMS中。对导人的刚体模型进行材料体、行星组件、轴承等关键零部件的损坏,影响采煤
的定义,完成约束、接触、驱动的添加,经模型验证无机的正常工作。整机瞬时负载模拟,就是模拟采
冗余后,对刚体模型进行仿真分析,验证其运动关系煤机在工作状态下负载情况的。依据经验可知,薄
是否正确。如图3所示所建立的采煤机刚体多体系煤层采煤机的整机主要负载源来自滚筒。
统模型。
薄煤层釆煤机在正常工作过程中,主要受到来