多种工况下的刮板输送机链传动系统可靠性研究

发布时间：2017-07-19 00:09

  本文关键词：多种工况下的刮板输送机链传动系统可靠性研究

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【摘要】：刮板输送机链传动系统是刮板输送机的核心子系统。在运行的过程中,圆环链与链轮要承受较大的静载和动载,而且经常处于冲击和循环负载作用的环境下,它们各自的性能及它们之间的相互作用特性直接影响了刮板输送机的整机性能。因此,链传动系统的稳定性及可靠性将直接影响整机的工作效率和输送能力。随着我国采煤设备制造技术的不断进步与发展,刮板输送机驱动功率、输送能力越来越大,对链传动系统的可靠性要求也越来越高。本学位论文以多种工况影响下的刮板输送机链传动系统的可靠性为对象开展研究,目的在于提高刮板输送机的综合性能,为链传动系统关键部件的结构设计和优化提供手段,为链传动系统的安全运行和经济效益的提高提供了一定的的理论依据,具有广泛的工程应用背景和一定的学术研究价值。本学位论文建立了刮板输送机链传动系统关键部件(焊接环、锻造环、V锁式接链环、刮板和链轮)的虚拟样机简化模型,以达到降低仿真成本的目的。采用有限元的方法对关键部件进行了力学特性和疲劳损伤的分析。仿真结果表明：链传动系统的关键部件均具有良好的力学性能和抗冲击性能,疲劳失效是关键部件的主要失效形式；不考虑焊接缺陷的焊接环其抗疲劳性能优于锻造环；V锁式接链环在循环载荷作用下同时存在着低周期疲劳和高周期疲劳；满载启动工况对刮板造成的损伤约为空载启动工况的1956倍；满载启动工况对链轮造成的损伤最大。基于刮板链的失效时间威布尔分布函数,构建了刮板输送机链传动系统的可靠性数学模型。利用MATLAB编程对链传动系统进行仿真分析,分析探讨了刮板链在运输不同物料时的圆环链年龄分布和链传动系统可靠度的动态变化规律。同时,综合考虑了刮板链系统的安全性和经济性,对运输不同物料时的最佳维护周期进行选取。通过仿真分析得出运输矸石时,系统最佳维护周期为0.5个月；运输中煤时,系统最佳维护周期为1.5个月；运输原煤时,系统最佳维护周期为2.5个月；运输精煤时,系统最佳维护周期为5个月。
【关键词】：刮板输送机 链传动系统 多工况 仿真分析 力学特性 疲劳损伤 可靠度 经济性
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH227
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 论文的研究背景11-12
• 1.2 链传动系统的组成12-15
• 1.3 链传动系统存在的问题15
• 1.4 链传动系统的国内外研究现状15-18
• 1.4.1 圆环链的研究现状15-16
• 1.4.2 接连环的研究现状16
• 1.4.3 链轮和刮板的研究现状16-17
• 1.4.4 链传动系统可靠性的研究现状17-18
• 1.5 论文的研究内容和意义18-20
• 1.5.1 论文的主要研究内容18-19
• 1.5.2 论文的技术路线19
• 1.5.3 论文的研究意义19-20
• 2 链传动系统可靠性研究的相关软件及理论基础20-25
• 2.1 软件概述20-21
• 2.2 论基础21-24
• 2.2.1 疲劳分析理论21-22
• 2.2.2 线性累积损伤理论22
• 2.2.3 雨流计数法22-23
• 2.2.4 串联系统可靠性模型23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 链环的力学特性及疲劳损伤25-38
• 3.1 焊接环和锻造环的力学特性及疲劳损伤25-31
• 3.1.1 焊接环和锻造环有限元模型的建立25-26
• 3.1.2 静载下的焊接环和锻造环的力学性能26-27
• 3.1.3 冲击载荷下焊接环和锻造环的力学性能27-29
• 3.1.4 循环载荷下焊接环和锻造环的力学性能及疲劳损伤29-31
• 3.2 V型锁式接链环的力学特性及疲劳损伤31-37
• 3.2.1 接链环有限元模型的建立31-32
• 3.2.2 V型锁式接链环S-N曲线的估算32-33
• 3.2.3 循环载荷下接链环力学特性及疲劳损伤33-34
• 3.2.4 冲击载荷下接链环力学特性34-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 刮板的动力学特性及启动冲击损伤38-50
• 4.1 刮板系统有限元模型的建立38-39
• 4.1.1 刮板系统模型的简化及网格划分38
• 4.1.2 材料及接触模型的建立38-39
• 4.1.3 满载/空载工况下边界条件的施加39
• 4.2 刮板平稳运行时的力学特性39-43
• 4.2.1 空载平稳运行下的刮板力学特性39-41
• 4.2.2 满载平稳运行下的刮板力学特性41-42
• 4.2.3 不同链速下的刮板力学特性42-43
• 4.3 刮板启动冲击时的力学特性43-46
• 4.3.1 空载启动冲击下的刮板力学特性43-44
• 4.3.2 满载启动冲击下的刮板力学特性44-46
• 4.4 刮板的启动冲击损伤46-49
• 4.4.1 载荷谱的雨流计数和外推46-48
• 4.4.2 启动冲击损伤分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 链轮力学特性及疲劳寿命预测50-62
• 5.1 链传动系统动力学模型的建立50-52
• 5.1.1 链传动系统虚拟样机模型的建立50-51
• 5.1.2 接触模型的建立51
• 5.1.3 材料模型的建立51-52
• 5.2 各种工况下边界条件施加及仿真52-55
• 5.2.1 仿真参数52
• 5.2.2 满载启/制动及平稳运行工况的边界条件52-53
• 5.2.3 卡链工况的边界条件53
• 5.2.4 不同工况下的链轮力学特性53-55
• 5.3 链轮疲劳寿命预测55-58
• 5.3.1 链轮疲劳寿命预测流程55-56
• 5.3.2 链轮载荷谱的外推和叠加56-58
• 5.3.3 链轮疲劳寿命计算58
• 5.4 链轮疲劳寿命敏感性分析58-61
• 5.4.1 过载敏感性分析58-59
• 5.4.2 残余应力敏感性分析59-60
• 5.4.3 表面处理方式敏感性分析60
• 5.4.4 平均应力修正敏感性分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 刮板链系统的可靠度动态仿真及最佳维护周期选取62-72
• 6.1 刮板链系统的可靠度62-65
• 6.1.1 刮板链系统可靠度模型的特征62
• 6.1.2 刮板链系统失效时间威布尔分布及参数的确定62-63
• 6.1.3 刮板链系统服役年限及可靠度数学模型63-65
• 6.2 刮板链系统的仿真65-67
• 6.2.1 刮板链系统圆环链服役年龄仿真65-66
• 6.2.2 刮板链系统可靠度仿真66-67
• 6.3 刮板链系统最佳维护周期选取67-71
• 6.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 主要研究成果72-73
• 进一步研究建议73-74
• 参考文献74-79
• 作者简历79-82
• 学位论文数据集82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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4 张强;付云飞;胡南;;矿用V型锁式接链环卡链冲击状态下的动态特性研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2013年04期

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9 乐旭;王继宇;栗俊业;胡剑锋;史建涛;于占军;岳朝磊;;综采设备管理优化及事故控制[J];煤矿机械;2013年02期

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本文编号：560376