矿用挖掘机提升机构传动系统动力学及可靠性研究

发布时间：2019-08-08 18:18

【摘要】：矿用挖掘机提升机构作为采矿施工过程中的重要机构之一,其工作性能和可靠性将对挖掘机的整体性能产生重大的影响。在恶劣的矿山环境中,提升机构不仅承受巨大的载荷作用,同时由于工作环境的不确定性和操作人员的不确定性,使得在每次挖掘过程中载荷具有较大的随机性。因此,研究随机工况作用下提升机构传动系统的动态可靠性意义重大。本论文以太原重型机械集团有限公司(以下简称太原重工)研发的WK-55机械正铲式矿用挖掘机为研究对象,在深入分析提升机构传动系统的主要失效模式基础上,同时考虑载荷多次作用效应和结构强度退化,建立提升机构传动系统关键零部件的动态可靠性模型。本论文内容如下:(1)根据太原重工提供的资料,本论文采用UG三维建模软件,建立提升机构传动系统的三维实体模型。通过x_t格式文件将传动系统的三维模型转换到ADAMS动力学软件中,并添加约束,建立传动系统的动力学模型。使用ANSYS软件,对传动系统中的二级齿轮轴柔性化处理,同时导出MNF文件。通过ADAMS软件中“Rigid to Flex”命令,替换原来的刚性二级齿轮轴,并建立提升机构传动系统的刚柔耦合动力学模型。(2)根据动力学仿真数据,获得传动系统中零部件的动载荷—时间历程。再根据赫兹接触理论和弯扭强度合成理论,得到各级齿轮和二级齿轮轴的应力—时间历程。使用雨流循环计数法对零部件的动应力进行统计分析,获得零部件动应力的概率分布形式以及分布参数。(3)将挖掘过程中的每一次“挖掘—回转卸载—卸载—回转至工作面”循环视为载荷作用一次。根据载荷多次作用原理,经计算得到传动系统的可靠度与时间的关系。本论文使用Gamma函数描述结构强度退化过程,并结合材料P-S-N曲线估计Gamma函数中的两个特征参数。(4)使用Kriging代理模型技术,构建各级齿轮结构功能函数的代理模型,并进行误差分析。同传统的多次调用有限元计算结构可靠度方法相比较,代理模型能有效的提高计算效率。根据结构功能函数,同时采用蒙特卡罗随机抽样法和Kriging代理模型技术,求得传动系统中各级齿轮的可靠度。
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正铲,挖掘机

.1 研究背景及意义我国地大物博，能源储备丰富，其煤炭存储量占全球存储量的 11.6%。从地置上看，主要集中在我国北方地区。当今煤炭开采方式主要有露天和地下两采方式[1]。露天开采适用于埋藏较浅的煤矿，而地下开采适用于埋藏较深的煤比于地下开采露天开采有许多明显的优势。世界上大部分国家的煤炭开采主露天开采方式为主。当前我国经济进入快速发展时期，同时工业水平和制造也得到了大幅度的提升。为了更好的高效的进行煤炭开采，缩短与发达国家距，为此在《国家十一五规划》中提出将大型矿用设备作为发展装备制造业点之一。在大型矿用设备中，矿用挖掘机作为主要的采矿设备之一，其使用范围非泛。主要有机械正铲式挖掘机和液压正铲式挖掘机两种类型，如图 1-1 和 1-。大型矿区主要采用机械正铲式挖掘机。我国机械正铲式挖掘机主要有太原研发的 WK-20、WK-55 和 WK-75 等一系列产品，其中 WK-75 是当今全球最露天矿用挖掘机，其单斗容量为 75 立方米。

正铲,挖掘机,液压

【参考文献】