采煤机新型传动系统设计
发布时间：2021-03-30 07:58
针对采煤机截割部传动系统中转矩远距离传输部分所存在的结构冗杂、传动效率较低等问题,用二级锥齿轮传动系统代替原来的多级直齿轮传动系统,设计一种采煤机新型传动系统。通过结构静力学有限元分析,得出传动系统中主要零部件的计算结果及应力云图。结果表明:采煤机新型传动系统中主要零部件满足理论校核条件;锥齿轮的等效应力、接触应力及弯曲应力小于材料的许用强度极限;传动轴的等效应力及等效应变满足零件材料的许用要求。
【文章来源】：机械工程师. 2019,(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
新型传动系统模型图论校核计算的采煤机新型传动
曲应力、接触应力、等效应力与材料的许用应力值进行比较，轴的等效应力和等效应变与材料许用值进行比较。2.1锥齿轮结构静力学分析为简化分析，对分析模型进行切剪并进行网格划分，对参与接触的齿轮表面进行网格细化处理，如图3所示。设置材料为40Cr，并对边界条件进行设置以及施加外载荷，包括对于其中一个大锥齿轮进行固定约束，对小锥齿轮进行圆柱面支撑，保留绕Y轴旋转自由度，通过锥齿轮轮毂两侧面进位移约束，限制其绕三坐标轴移动，对锥齿轮与轴连接表面添加转矩载荷如图4所示。由于锥齿轮的重合度系数为1.69，故每个轮齿在啮合过程中会经历双齿啮合阶段、双齿啮合向单齿啮合过渡阶段、单齿啮合阶段、单齿啮合向双齿啮合过渡阶段、双齿啮合阶段5个阶段。为了能准确了解锥齿轮在各啮合位置能否满足零件的强度要求，增加设计零件的可靠度，装配5个分别处于上述5个啮合阶段的装配体，定义5个位置为位置1～位置5并进行结构静力学分析，输出各位置的等效应力云图、弯曲应力云图与接触应力云图。以双齿啮合阶段为例，各分析云图如图5~图7所示。从图5的等效应力云图中可以看出，在两锥齿轮处于双齿啮合阶段时，等效应力分布在齿轮参与啮合的轮齿根部及两齿轮接触位置，最大等效应力分布在两锥齿轮靠近大端一侧。从图6中的弯曲应力云图中可以看到，大锥齿轮中应力主要分布在轮齿根部一侧和与小齿轮接触位置，两锥齿轮接触表面最大弯曲应力分布靠近锥齿轮大端一侧，图3锥齿轮网格划分图4边界条件设置及加载（a）总体（b）大锥齿轮（c）小锥齿轮图5等效应力云图图2新型传动系统模型图143
MECHANICALENGINEER机械工程师网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2019年第4期机截割部传动系统简图为例，如图1所示。该传动系统中通过7根轴、9个直齿圆柱齿轮完成转矩的远距离传递任务，配合使用18个轴承，造成的能量损耗相对较高且结构相对复杂，对于减速器相关配套设计要求较高，该传动系统的转矩传递效率大致计算为75.4%。采煤机新型传动系统设计过程中参考《中华人民共和国煤炭行业标准》选取的隔爆型三相异步电动机功率为110kW，转矩传递距离为2000mm。通过理论设计计算设计了传动轴尺寸以及直齿锥齿轮的相关设计参数，并选取相关标准件。针对采煤机新型传动系统中主要零部件的强度进行理论校核计算，包括按照齿面接触疲劳强度准则进行设计，并对锥齿轮进行齿面弯曲疲劳强度校核计算，对3根转动轴进行弯扭合成强度校核计算以及键、滚子轴承的强度校核计算。设计的采煤机新型传动系统的三维模型如图2所示，该设计中采用了3根轴、9个轴承、4个锥齿轮完成转矩较远距离传递任务，它的大致转矩传递效率为87.8%，相较于图1中的直齿轮减速器传动系统结构能极大程度地精简结构降低成本，提高转矩传递效率约12.4%。由于中间轴长度相对较长，为保证轴在工作过程中能稳定地运行，故在轴中部添加一个圆柱滚子轴承加以支撑，圆柱滚子轴承的一侧靠轴肩固定，另一侧则使用轴用弹性挡圈固定。由于锥齿轮在啮合过程中的轴向力指向锥齿轮大端，故在4个锥齿轮靠近轴末端一侧各使用一个轴用弹性挡圈来对锥齿轮的位置进行限定，装配好的装配体还需通过干涉检查，参考检查结果就各零部件的相对位置及设计参数进行调整。确保总装配体处于良好的工作状态，为后续的有限元分析工作打下坚实的基矗2主要零部件有
【参考文献】：
期刊论文
[1]电牵引采煤机的应用技术现状与发展趋势[J]. 严周民. 山东工业技术. 2018(16)
[2]电牵引采煤机的发展探讨[J]. 王磊. 机械管理开发. 2018(06)
[3]电牵引采煤机的应用技术现状与发展趋势[J]. 阎俊平. 机械管理开发. 2017(11)
[4]试析电牵引采煤机的技术现状及发展趋势[J]. 刘俊峰. 煤炭科技. 2016(01)
本文编号：3109175
【文章来源】：机械工程师. 2019,(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
新型传动系统模型图论校核计算的采煤机新型传动
曲应力、接触应力、等效应力与材料的许用应力值进行比较，轴的等效应力和等效应变与材料许用值进行比较。2.1锥齿轮结构静力学分析为简化分析，对分析模型进行切剪并进行网格划分，对参与接触的齿轮表面进行网格细化处理，如图3所示。设置材料为40Cr，并对边界条件进行设置以及施加外载荷，包括对于其中一个大锥齿轮进行固定约束，对小锥齿轮进行圆柱面支撑，保留绕Y轴旋转自由度，通过锥齿轮轮毂两侧面进位移约束，限制其绕三坐标轴移动，对锥齿轮与轴连接表面添加转矩载荷如图4所示。由于锥齿轮的重合度系数为1.69，故每个轮齿在啮合过程中会经历双齿啮合阶段、双齿啮合向单齿啮合过渡阶段、单齿啮合阶段、单齿啮合向双齿啮合过渡阶段、双齿啮合阶段5个阶段。为了能准确了解锥齿轮在各啮合位置能否满足零件的强度要求，增加设计零件的可靠度，装配5个分别处于上述5个啮合阶段的装配体，定义5个位置为位置1～位置5并进行结构静力学分析，输出各位置的等效应力云图、弯曲应力云图与接触应力云图。以双齿啮合阶段为例，各分析云图如图5~图7所示。从图5的等效应力云图中可以看出，在两锥齿轮处于双齿啮合阶段时，等效应力分布在齿轮参与啮合的轮齿根部及两齿轮接触位置，最大等效应力分布在两锥齿轮靠近大端一侧。从图6中的弯曲应力云图中可以看到，大锥齿轮中应力主要分布在轮齿根部一侧和与小齿轮接触位置，两锥齿轮接触表面最大弯曲应力分布靠近锥齿轮大端一侧，图3锥齿轮网格划分图4边界条件设置及加载（a）总体（b）大锥齿轮（c）小锥齿轮图5等效应力云图图2新型传动系统模型图143
MECHANICALENGINEER机械工程师网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2019年第4期机截割部传动系统简图为例，如图1所示。该传动系统中通过7根轴、9个直齿圆柱齿轮完成转矩的远距离传递任务，配合使用18个轴承，造成的能量损耗相对较高且结构相对复杂，对于减速器相关配套设计要求较高，该传动系统的转矩传递效率大致计算为75.4%。采煤机新型传动系统设计过程中参考《中华人民共和国煤炭行业标准》选取的隔爆型三相异步电动机功率为110kW，转矩传递距离为2000mm。通过理论设计计算设计了传动轴尺寸以及直齿锥齿轮的相关设计参数，并选取相关标准件。针对采煤机新型传动系统中主要零部件的强度进行理论校核计算，包括按照齿面接触疲劳强度准则进行设计，并对锥齿轮进行齿面弯曲疲劳强度校核计算，对3根转动轴进行弯扭合成强度校核计算以及键、滚子轴承的强度校核计算。设计的采煤机新型传动系统的三维模型如图2所示，该设计中采用了3根轴、9个轴承、4个锥齿轮完成转矩较远距离传递任务，它的大致转矩传递效率为87.8%，相较于图1中的直齿轮减速器传动系统结构能极大程度地精简结构降低成本，提高转矩传递效率约12.4%。由于中间轴长度相对较长，为保证轴在工作过程中能稳定地运行，故在轴中部添加一个圆柱滚子轴承加以支撑，圆柱滚子轴承的一侧靠轴肩固定，另一侧则使用轴用弹性挡圈固定。由于锥齿轮在啮合过程中的轴向力指向锥齿轮大端，故在4个锥齿轮靠近轴末端一侧各使用一个轴用弹性挡圈来对锥齿轮的位置进行限定，装配好的装配体还需通过干涉检查，参考检查结果就各零部件的相对位置及设计参数进行调整。确保总装配体处于良好的工作状态，为后续的有限元分析工作打下坚实的基矗2主要零部件有
【参考文献】：
期刊论文
[1]电牵引采煤机的应用技术现状与发展趋势[J]. 严周民. 山东工业技术. 2018(16)
[2]电牵引采煤机的发展探讨[J]. 王磊. 机械管理开发. 2018(06)
[3]电牵引采煤机的应用技术现状与发展趋势[J]. 阎俊平. 机械管理开发. 2017(11)
[4]试析电牵引采煤机的技术现状及发展趋势[J]. 刘俊峰. 煤炭科技. 2016(01)
本文编号：3109175
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