采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计.pdf

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1、建筑设计采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计李敏吉林省机械装备制造有限责任公司摘要：采煤机截割电动机的空心轴中都会安置一个弹性扭由图1可知，随着轴向位置L1的增加，剪切应力和扭转位移增矩轴，主要是运用花键把机械传动与电动机连接起来实现传动，进加，当L1增加至682.80mm时，剪切应力和扭转位移值最大，随着而完善采煤机的传动系统工作状态，确保传动系统的机械维护。L1的继续续增加，剪切应力和扭转位移成下降趋势同时，扭矩轴的弹性能够在很大程度上减少传动系统所受到的外2.2卸荷槽内径和直径对扭转特性的影响载荷冲击，进而加强设备运转的可靠程度。热处理方式、传递载荷卸荷槽深度和

2、直径对剪切应力和扭转位移有着重要影响，建程度以及卸载槽的材料和尺寸的选择直接决定着扭矩轴的性能，立了不同深度和直径的扭矩轴模型，在其内花键渐开线面上加载因此，确保采煤机弹性扭矩轴功能设计的合理性具有十分重要的由Adams提取的扭矩轴最值时刻载荷，得到了不同内径和直径的现实意义。基于此，本文对采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计卸荷槽与剪切应力和扭转位移的关系，如图2所示。进行了详细地分析与探究。关键词：采煤机；弹性扭矩轴；动态分析；设计1采煤机截割部扭矩轴的作用与结构1.1采煤机截割部扭矩轴的作用采煤机的总功率有70%~90%都是传递到截割部，所以截割部属于采煤机的核

3、心部分之一，主要分为传动装置和工作机构两部分。而截割部扭矩轴属于采煤机截割部中的重要组成部分之一，是用来与摇臂减速机构和电机相连接的电机输出轴。弹性扭矩轴主要具备两个作用,一是一旦设备发生过载的现象时，它就会通过及时地扭断来确保采煤机减速器和电机的分离，进而保证电机和机械传动系统的顺利运行，避免发生不必要的损害；二是对减速器和电机发挥着重要的传递动力和缓冲的作用。采煤机弹性扭矩轴功能的好坏直接对采煤机的生产效率和可靠性起着决定性的作用。1.2采煤机截割部扭矩轴的结构采煤机截割部扭矩轴的结构主要是由两端空心线外渐开的花键构成，与减速器和电机相连接。电机轴主要是一根和

4、转子相连接的空心轴，扭矩轴包含卸载槽的一端与电机的空心轴二者的花图2不同内径和直径的卸荷槽与剪切应力和扭转位移的关系键进行相互连接，组成轴套式的基本结构，大部分结构隐藏在电机由图2可知，随着卸荷槽内径的增加，剪切应力和扭转位移增的空心轴内。在截割部切割坚硬物体和岩石的时候，要求卸载槽加，当内径d2小于25.50mm时，剪切应力和扭转位移的增加程度剧具备机械过载的保护功能，避免电机过载的情况发生，所以采煤机烈；随着圆弧直径D的增加，剪切应力和扭转位移增大，这是由于直卸载槽结构在截割部扭矩轴中占据着重要的地位，同时也是弹性径过小时，卸荷槽所受剪切应力不集中，导致剪切应

5、力值较小。随扭矩轴设计的关键点，主要分为梯形卸载槽、U形卸载槽。与其他着卸荷槽直径的增加，应力集中系数增大，导致所受剪切应力和扭的卸载槽扭矩轴的形状相比较，梯形卸载槽最大特点就是在形状转位移增大，当卸荷槽直径大于12.375mm时，剪切应力和扭转位上，它的形状是倒立着的梯形，上长下短。它将V行卸载槽中的加移呈下降趋势。工倒角改变成底边，消除掉V形卸载槽中具有的夹角，所以梯形卸3采煤机弹性扭矩轴的功能设计分析载槽的集中应力效果会比V形卸载槽小。V形卸载槽与U形卸载弹性扭矩轴自身结构的特殊性要求计算公式应真实反映出其槽的原理相同，二者的差别在于形状的不同，底部是一个小

6、的倒所能承受的应力，所以要在弹性扭矩轴的计算公式中融入集中应角，与U形卸载槽相比对应力的影响更大些。U形卸载槽扭矩轴是力理论系数，进而丰富弹性扭矩轴的设计理论。采煤机的弹性扭现阶段采煤机扭矩轴中最为常见的扭矩轴，形状与U形相似，底部矩轴两端结构主要是线外渐开花键，一端的花键与减速器相连，另有一个具有深度半圆形构造，结构简单却能满足采煤机的使用功一端的花键与卸载槽结构相连。当处于正常工作的情况下，电机能，并且集中应力也相对较小。的空心轴会通过弹性扭矩轴来带动减速器运转，进而为采煤机中2弹性扭矩轴的动态分析的截割部滚筒提供运转动力。如若采煤机的滚筒切割煤壁遭受了2.1

7、扭矩轴轴向位置对扭转特性的影响阻力，煤壁就会利用减速器向弹性扭矩轴附加扭矩载荷，这样扭矩为了研究扭矩轴卸荷槽轴向位置对扭转特性的影响，选取不轴就会承受到更大的载荷。而且扭矩轴的两端除了花键之外没有同轴向位置L1的扭矩轴对其进行仿真，得到了L1与剪切应力和扭任何支撑，两端无法施加轴向载荷以及弯矩载荷，除此之外，两端转位移的关系，如图1所示。还会遭受扭矩载荷。4结束语总之，在采煤机中具有机械保护功能的部件就是采煤机弹性扭矩轴，它会在设备过载时立即断裂来保证传动系统和电机的安全，所以弹性扭矩轴的可靠性决定了采煤机的工作质量和效率。以往的传统设计理论已无法满足弹性扭矩轴的

8、研究和设计