悬臂式掘进机回转台可靠性研究.pdf

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1、虚拟制造技术现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第6期悬臂式掘进机回转台可靠性研究+赵丽娟，车小贺，田震，周振华，赵欣(辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新123000)摘要：以某型掘进机为研究对象，建立其刚．柔耦合虚拟样机，模拟多种工况下截割头受到的瞬时载荷，对掘进机进行动力学仿真。结果表明：掘进机横摆截割过程中，当截割头起始位置不同时，其关键零／部件的应力及变形亦不同；该型掘进机由左到右截割工作面顶部时，回转台承受较大的动应力，导致其纵向变形较大，振动较为剧烈，影响掘

2、进机工作的稳定性；依据仿真结果优化后的回转台，其应力特性及疲劳寿命均能满足使用要求。关键词：回转台；可靠性；掘进机；刚-柔耦合中图分类号：TD421．5文献标志码：A文章编号：1671—3133(2013)06--0022---05Reliabilityanalysisofboom-typeroadheaderrotarytableZhaobjnan，CheXiaohe，TianZhen，ZhouZhenhua，ZhaoXin(CollegeofMechanicalEngineering，LiaoningTechni

3、calUniversity，Fuxin123000，Liaoning，China)Abstract：Therigid-flexcoupledmodelofacertaintyperoadheaderwasestablishedbasedonaco-simulationvirtualprototypeframe，thesimulationprograrmneindifferentconditionsofcuttingpickmomentaryloadwasworkedout，theanalysisofprototype

4、simulationshowedthatthestressanddeformationofthekeycomponentsweredifferentwhenthecuttingheadinadifferentstart-ingposition，thegreatestdynamicstressoftherotarytableledtoitslongitudinaldeformation，theintensevibrationoftherotaryta-bleimpactedthestabilityofoperating

5、mechanism，therotarytableWasoptimizedaccordingtothesimulationresults，thestresscharacteristicsandthefatiguelifeoftherotarytableCanmeettheapplicationrequirements．Keywords：rotarytable；reliability；roadheader；rigid-flexiblecoupled0引言在矿山开采过程中，随着掘进机使用范围的日益增大，人们对其截割能力的要

6、求也不断提高，尤其是在切割较硬的工作面时，截割头将受到巨大的瞬时冲击载荷，使掘进机的薄弱零／部件因过载或疲劳累积而损坏，降低掘进机使用的可靠性和工作效率。由于掘进机工作环境恶劣、系统较为复杂，在物理样机上进行截割试验既困难成本又高。而基于虚拟样机技术，建立掘进机刚．柔耦合虚拟样机模型，通过虚拟样机对其进行不同工况下的仿真，研究回转台的动力学特性，为分析、设计、测试和评价掘进机系统提供了量化的依据，可降低经济成本，提高掘进机回转台的设计效率及工作的可靠性。1掘进机载荷模拟和虚拟样机建立掘进机工作时，由于煤层的物理机械性

7、质、截割·辽宁省教育厅高等学校创新团队项目(2007T070)22头工作状态、几何参数、形状、截齿的排列方式以及同时参与截割的截齿齿数等因素的影响，其截割头受到的载荷是不断变化的。截齿为交叉式排列的截割头，轴向力近似为零¨J。当掘进工作面坚固性系数为8，电动机截割功率为220kW时，截割头的横摆速度可达1．38m／min，分向左和向右两种方式进行截割。将利用Maflab程序计算得到的每个截齿受到的截割阻力、牵引阻力量化，转移到截割头质心，即可得到截割头由右向左横摆时的载荷曲线和截割头由左向右横摆时的载荷曲线，分别如图

8、1和图2所示，仿真时间为4s，步长设置为0．001s。前0．3s为开机启动时间，待截割功率稳定后进行横摆截割仿真。建立该掘进机各个影部件的三维模型，装配完成后导入ADAMS软件中，添加材料、约束、接触、驱动及载荷。在ANSYS软件中建立回转台的模态中性文件拉J，并运用ADAMS／Flex工具箱对其进行优化，图3所示为回转台模态中性文件优化前后的