刮板输送机链轮组件的失效分析与疲劳寿命预测

发布时间：2017-04-04 07:36

  本文关键词：刮板输送机链轮组件的失效分析与疲劳寿命预测，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刮板输送机作为矿井主要的运输设备,其机头机尾链轮组件作为其主要传动部件,重要性是显而易见的。由于煤矿恶劣的生产条件,导致刮板输送机链轮组件事故频发,严重影响了矿工的人身安全和煤矿的经济效益。本文通过对刮板输送机链轮组件关键零部件的失效分析和疲劳寿命预测,找出在设计过程中的不足和制造过程中的缺陷；也通过对疲劳寿命的预测,为生产提供维修和更换的理论依据。 本文主要分为两个方面来分析刮板输送机机头链轮组件。一方面是对其关键易损零件进行失效分析：首先利用UG软件对链轮组件进行三维建模装配；其次,对关键零件链轮、链轮轴、浮动油封做基于ANSYS的静力学有限元仿真(其中浮动油封的O型圈和浮封环的非线性接触分析为难点),找出设计结构上的不足；再次,通过对SZZ800/315失效断轴进行断面的金相实验,对其化学性能、力学性能、断口宏观分析、显微金相分析、低倍检验分析、脱碳层检测端面裂纹源区分析,找出制造过程中的缺陷和不足。 另一方面是对刮板输送机链轮组件的关键零件进行基于FE-SAFE的寿命预测。证明真实生产中链轮、链轮轴等易损件的疲劳寿命和软件仿真所得的寿命相近,这种软件虚拟仿真的方法可以提高寿命预测效率、节省寿命实验经费,同时也为煤矿安全生产提供了可靠的依据。 本文旨在提供一种制造、设计、使用三方面相互监督改进的研究方法。失效分析为煤矿实际生产中遇到的事故问题提供了理论依据；寿命预测所得到的安全生产时间,为管理者安排工作提供了安全的保障。
【关键词】：链轮组件 ANSYS FE-SAFE 失效分析 非线性接触 疲劳寿命预测 金相分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD528.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的目的及意义11-13
• 1.1.1 失效分析12
• 1.1.2 疲劳寿命预测12-13
• 1.2 刮板输送机链轮组件的失效分析和疲劳寿命预测技术的发展前景13-21
• 1.2.1 失效分析方法的发展前景13-15
• 1.2.2 基于有限元的疲劳寿命预测方法的发展前景15-18
• 1.2.3 刮板输送机链轮组件的国内外研究发展状况18-21
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线21-23
• 1.3.1 论文主要内容21
• 1.3.2 论文研究工作的技术路线21-23
• 第二章 链轮组件模型建立及基于有限元的静力学分析23-49
• 2.1 链轮组件的结构和工作原理23-28
• 2.1.1 链轮组件的UG三维模型23-26
• 2.1.2 链轮组件的工作原理26-28
• 2.2 链轮组件的失效形式28-31
• 2.2.1 链轮的失效形式28
• 2.2.2 链轮轴的失效形式28-29
• 2.2.3 浮动油封的失效形式29-31
• 2.3 失效分析的基本方法31
• 2.4 基于ANSYS的有限元分析31-33
• 2.4.1 软件功能简介31-32
• 2.4.2 ANSYS计算的基本步骤32-33
• 2.4.3 ANSYS的分析过程33
• 2.5 有限元分析33-48
• 2.5.1 链轮的有限元分析33-37
• 2.5.2 链轮轴的有限元分析37-40
• 2.5.3 浮动油封的有限元分析40-48
• 2.6 本章小结48-49
• 第三章 金相分析49-59
• 3.1 金相分析概况49
• 3.2 金相分析的步骤49-50
• 3.3 金属失效形式及其表面宏观特征50-52
• 3.3.1 金属失效形式50
• 3.3.2 断裂失效形式下断口的特征50-52
• 3.4 实例52-59
• 第四章 疲劳寿命设计相关理论基础59-75
• 4.1 疲劳和疲劳寿命59-60
• 4.1.1 疲劳定义59
• 4.1.2 疲劳强度的因素59-60
• 4.1.3 疲劳寿命60
• 4.2 疲劳寿命预测方法介绍60-65
• 4.2.1 裂纹形成寿命预测方法61-63
• 4.2.2 裂纹扩展寿命预测方法63-65
• 4.3 疲劳累积损伤理论65-68
• 4.3.1 线性疲劳损伤累积理论65-66
• 4.3.2 双线性疲劳累积损伤理论66
• 4.3.3 非线性疲劳累积损伤理论66-68
• 4.3.4 概率损伤理论68
• 4.4 载荷谱的计数法选择68-70
• 4.4.1 雨流计数法定义69
• 4.4.2 雨流计数原理69-70
• 4.5 疲劳S-N曲线70-73
• 4.5.1 材料的S-N曲线70-72
• 4.5.2 零件的S-N曲线72-73
• 4.6 本文的疲劳寿命分析方法73
• 4.7 本章小结73-75
• 第五章 疲劳寿命预测方法的工程应用75-89
• 5.1 FE-SAFE软件介绍75-76
• 5.1.1 材料数据库管理系统75-76
• 5.1.2 疲劳分析功能76
• 5.1.3 FE-SAFE软件的循环设计流程76
• 5.2 链轮的疲劳寿命预测76-83
• 5.2.1 链轮时间载荷历程77-80
• 5.2.2 链轮的材料S-N80-81
• 5.2.3 有限元数据的加载81-82
• 5.2.4 有限元疲劳寿命分析82-83
• 5.3 链轮轴的疲劳寿命预测83-85
• 5.3.1 链轮轴时间载荷历程83
• 5.3.2 链轮轴的材料S-N83
• 5.3.3 有限元数据的加载83
• 5.3.4 有限元疲劳寿命分析83-85
• 5.4 浮动油封的疲劳寿命预测85-87
• 5.4.1 浮动油封疲劳寿命85-86
• 5.4.2 浮动油封的合理使用方法86-87
• 5.5 本章小结87-89
• 第六章 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-97
• 致谢97-99
• 攻读硕士学位期间发表的论文99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李珊珊;黄志博;崔维成;;从短期测量数据来生成疲劳载荷的一种实用算法的开发(英文)[J];船舶力学;2011年03期

2 刘建勋;黄友剑;刘柏兵;卜继玲;;一种橡胶弹性元件疲劳寿命预测方法的研究[J];电力机车与城轨车辆;2011年03期

3 董月香;高增梁;;疲劳寿命预测方法综述[J];大型铸锻件;2006年03期

4 姚卫星;金属材料疲劳行为的应力场强法描述[J];固体力学学报;1997年01期

5 李学朋;尚德广;周健伟;包名;;基于固有频率变化和载荷特性的点焊疲劳寿命预测[J];焊接学报;2010年05期

6 童第华;陈志伟;;局部应变法预测飞机结构带孔部件疲劳寿命[J];航空材料学报;2011年05期

7 傅志强;潘宏伟;陈广志;王建;孟凯;侯书健;;40CrNiMo钢齿轮轴断裂原因分析[J];金属热处理;2011年S1期

8 李超;基于功率谱密度的疲劳寿命估算[J];机械设计与研究;2005年02期

9 张国庆;王成焘;徐滨士;;几种疲劳寿命预测方法的探讨及评价[J];机械强度;2011年03期

10 赵少汴;有限寿命疲劳设计法的基础曲线[J];机械设计;1999年11期

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本文编号：285098