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采煤机整机受力分析 第六图书馆 本文就采煤机工作,结构特点以及特殊的工作条件,给出了整机受力分析的具体计算模型,同时提出了在特定条件下的求解方法。本文 就采煤机工作,结构特点以及特殊的工作条件,给出了整机受力分析的具体计算模型,同时提出了在特定条件下的求解方法。采煤机 整机受力 分析方法东北煤炭技术张炳军 刘春生黑龙江矿业学院1999第六图书馆 第 5 1 9 9 9 1 0月 东 北 发 技 术 f a l Te dmc io g y of No r t h e a s t China Nl l 5 [ 【 】 9 9 9 0 采煤机整机受力分析 乙／ 张 炳 军刘 春 生林 海 鹏 一一 黑 龙江 矿 业 学院鸡 西 1 5 8 1 0 5 ／ 6 z 摘 要 友 文就采煤 机工作、 结构特 点 以及特砟 的工作冬 件， 给 出了整机 受h分 析 的具 体 算 稹 型 ， 同时 提 出 了在特 定 条件 下 的隶解 方 法 关 键词采 媒 执． 整机 甓 力 苛 析 方 岳 ． 由于采煤 机工 作条 件恶 劣， 加之工 作环 境空 间受到严格的限制 ， 因而， 采煤机工作的 可靠性 ， 必 须得到 足 够重视 。 无论 是对机 械 传动、 机电液 传 动与控 制 及 各受力部 件都 应如此， 从采煤 机整体 受力来看， 在工作中常 出现对接面 的连 接 螺栓 松动 、 导 向管 或齿轨 的分接处磨损 出现落差 ， 引起滑靴卡住 ， 造成 滑靴 及其连接 固定装置 的损 坏 如导 向滑靴 连接肋板 发 生弯 曲 等 等 问题 以上诸 多 问 韪部与采煤 机整 体受 力、 对接 面的受 力分 布 和方 向及机 器振动有着直接 的关 系采煤机 整机受 力是 分析解决 上述 问题的前 题之 一 然而就 本文 所论 述 的 内容， 在实 际中并 未得到足够重 视， 总体受 力不清楚 ， 很难对 其 有效 的强 度计 算和分 析。 目前 ， 一般不 对滑 靴、 导 向套 、 对接 面等部位进行必要的强 度计 算和受力结构合理 性的分析 。关键的问题是 对采煤机 整体 受 力研 究不够 ， 本文有 针期性 地进行 了整机受 力分析和研究 。 1 受 力分 析 如图 1所示 ， 为一双滚 筒 采煤机 所爰到 收 稿 日期 1 9 9 9 0 7 2 3 40 的外负载和 各支承反 力示意图， 以水 平工作 、 链牵 引 、 管式导 向形式 为分析 的前提， 该文所 介绍的方法， 对于在倾斜 工作 面 、 无链牵 引也 完 全 实 用 。 图 中各符号的意义如下 M i 1 ， ⋯， 6 滑靴 、 导向套支承反 力， N ； i I ， ⋯， 6 对应 支 承 反 力 的摩 擦 力 ，为摩擦 系数 ； P n、 P T 2 前 、 后滚筒 的推 进阻 力， N ； P P ． 2 前 、 后滚筒 的截割阻 力， N ； A 、 A2 前 、 后 滚 筒 的 轴 向 力， N ； Ll 、 B 、 H． 、 、N 采煤 机 自重 力、 牵引力， k g、 N ； 为各受 力点对应的位置 尺寸 ’ r | - ； 采煤 机 的 牵 引速 、 牵 引 力 、 电 机 功 率 ， ml mh N 、 kW 。 如 图 i所 示 ． 沿 0 、 0 、 02 3个 坐 标 ● 维普资讯 第六图书馆 1 乘 机 受 分析 轴列 出 力平 衡 方 程， 即 ∑ 、 ∑ 、 ∑F z ； 以 0点的 3个座 标轴 列出 力矩平衡方程， 即 】 2 LIL 3一 岫 N】， L 3一 N2J l N 3 B】 1 ， No EMo x、 ∑Mo y、 ∑ ， 因而， 得 各受 力平衡 方 程 组 如 下 N 3 4 3 N 3 3 式 中 Kl GP ， 2 一尸 K z T H 3 GL1 ／ 2一 L LI ． ‘ P r L HI P 1 2 L { 一P H5 K 3 P 84 GBI A I H 1 AlH s P． 1 8 K4 A l A2； Kj TP T l P T 2 ／ K6 AI L． LI 一 P r L P n B 一A L 4 写成矩阵形式 即 [ A] f N] [ K] 为求解 及判断解 的情 况， 首先分 析 其 系 K ． 、 K l H 6 N 5 H6N 6 K3 一 5 N 6 K N5 N6 K 5 I LI 一 2 N5 一 2 N6 K6 J 1 0 0 0 0 n 妇4 H6 一 H O l 1 1 l l 3 Ll 一， B 2 N N t N 数矩阵 A 的秩， 即确 定独立 方 程的 个数， 采 用初 等变换的方法， 则有 以下 三角矩阵 一 B 。 。． 仇 -， H ， 0 0 l 0 “ O O l 0 L L 维普资讯 第六图书馆 l i 由此 可 看到该 系数 阵的 秩 为 5 ， 即 为独 立方程个数 。因而， 最后的一方程可去掉． 这 里有 6个未 知数 6个 支反 力 ， 而 只有 5个 独立方 程． 故此方程组的解有无穷个． 也就说 该问题的解是 不确 定。 只有给定一个变量值 后， 方可求 出其它变量， 从实际来 看那个 力的 大小 可直接 判定 给出， 且满 足工 程计算 的安 垒性 。根据分 析在 正常工 作 、 尤 其是 当截割 电动机 发生 闷车 停止行 走时， 最 可能 和最不 利 的受 力情况是靠近前滚筒煤臂侧 的滑靴抬 起 ， 形成三 点支撑， 即 N． 0 。 2 计算工况确定 采煤机工作条件 、 环境比较 复杂． 要准确 计算难度很大． 因此 ， 本文分 3种工作状态进 行计算分析 ； 正常截割状 态 ； 计 算条 件 为截 割 电动机 满功率， 牵 引力达到摄大值 ； 前 或 后 导 向套 卡住 计算条件为滚筒负载 P T 0 ． P ． 0 ． 3 T， ，0 N5 N ； 截割 电动机发生 闷 车 计算条件 为前截 割滚筒 A 、 P， 按滚筒 额 定扭矩 的 2 ～3倍计算 ， P ． T， 后滚筒 空转 PT 2 、 P A2 均 零， 此时 牵 引力 达到摄 大 值， 机器停止行走． 即 0 。 外负载 的计算 两个滚筒的截割力 、 推进 力、 轴 向力． 其计算方法 ， 参见文献 [ 1 ] 。 3 计算方法 本文依据上 述分析 的结 果 ， 根据 不 同的 工作条 件、 工况 ． 分 别加 计 算， 采用 高斯 约旦法 求 解线 性 方 程 组 ， 求 取 各 支承反 力。 计算方法程序框图如图 2所示。 4 2 0 0 J 。2 图 2 计 算方 法程 序 4 结 束语 本文 分 析条 件并 考 虑煤 倾 角和 斜 切 情 况 。所介绍方法具有通用性 ， 考虑上述条件 ， 只对本 论文 的 内容稍 加 改动， 完 全实 用 ， 另 外， 分析 的思路和方 法对 于无链 牵 引采煤 机 和爬底板采煤机同样实用， 参考文献 l 李 昌熙等编 ．采攥 机 ． 北 京 煤 嵌工 业／- [I 咂 社． 1 9 8 8 0 b O 0 0 k 。 “ 如 0 o 0 0 0 0 0 H ， 维普资讯 第六图书馆