采煤机行星架改进设计分析.pdf

第3 2 卷第1 2 期煤矿机械 V o l3 2 N 0 1 2 竺 兰 曼型翌 丝 竺竺 采煤机行星架改进设计分析 贺声阳。苑■涛．栖璐锋 三一重型装备有限公司．沈阳1 1 0 0 2 7 摘要针对行星架发生断裂的现象。通过改进结构覆使用的材料使其可靠性提高。应用 A N S Y S W o r k b e n e h 软件进行建模分析．对比分析改进前后行星采的应力分布情况。为改进设计提 供理论参考。 关键词采煤机行星架分析 中图分类号1 7 4 2 1 ．6文献标志码B 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 1 1 2 0 1 8 6 0 3 I m p r o v e dD e s i g nA n a l y s i so fS h e a r e rP l a n e t a r yC a r r i e r H ES h e n g - y a n g ，Y U A NX u e - t a o , Y A N GR u i - f e n g s “ 一H e a v yE q u i p m e n tC o ．．L t d ．，S h e n y a n g11 0 0 2 7 ．C h i n a A b s t r a c t n i sp a p e ra i m e da tb r o k e no fp l a n e t a r yc a r r i e rp h e n o m e n o n ．i m p r o v i n gr e l i a b i l i t yb y m o d i f y i n gs t r u c t u r ea n dm a t e r i a l s ．T h em o d e li se s t a b l i s h e di nA N S Y S W o r k b e n e h ．C o m p a r e dw l t l l b e f o r ea n da f t e rp l a n e t a r yc a r r i e rt oi m p r o v es t r e s sd i s t r i b u t i o na n dp r o v i d eat h e o r e t i e a lr e f e r e n c ef o r i m p r o v i n gd e s i g n ． K e yw o r d s s h e a r e r ；, p l a n e t a r yc a r r i e r ；a n a l y s i s 0 前言 由于行星机构的传动比大．结构紧凑且体积 小．故在采煤机的传动系统中得到了广泛应用。随 着高产高效矿井的建设．对采煤机稳定性的要求也 越来越高。但是由于采煤机的工作环境恶劣加之工 作空间的限制．在实际生产使用过程中．已经有采 煤机行星架断裂的现象发生．因此对现有行星架进 行分析并提出改进意见是十分必要的。 1 原有行墨架分析 1 ．1原有行星榘结构及使用材料 在牵引部中．采用的是两级行星传动，其中的二 级行星架受力最大．因此仅对二级行星架进行分析。 如图1 ．此行星架有4 个行星轮轴的安装孔．行 星架的花键距离外壁最薄处为1 7 ．2 5m m ．而花键的 退刀槽处距离外壁的距离仅为1 5 ．2 5m i l l 。可见其壁 厚是很薄的。在使用过程中，当遇到冲击载荷作用 时极易发生断裂。 此行星架采用的是Z G 3 5 C r M n S i 材料．调质硬 度为H B W 2 8 0 ．3 2 0 ，其屈服强度以 3 4 5M P a ；抗拉 强度o - b 6 9 0M P a 。在铸造过程中经常出现尺寸偏差 以及裂纹缩孔等缺陷．很难保证其加工后的质量。 田1原行量架结构示曩圈 1 ．2 创建模型及受力分析 行星架所受转矩 仨2 塑￡x 可- - - 4 74 5 7N m n 每个轴孔半面上所受的切向力 球} x T 9 6 9 3 9N 花键名义切向力 F a 20 0 0 。分。7 3 01 0 8N 作用在每个花键面积上的应力 。面象矗2 5 4 M P 8 式中p 一功率 ，r 一转速 ，r 一效率； r - 彳i 星轮轴中心至行星架中心距 班一分度圆直径 齿数 ∞一压力角 厶花键长度； ￡广花键侧面宽度。 1 ．3 边界条件 1 由4 个行星轮轴共同承担传递的转矩，每 个轮轴受力为9 69 3 9N 2 输人端及输出端轴肩径向方向被轴承固定， 因此对其施加圆柱约束 3 输出端端面施加无摩擦约束； 4 输出端每个花键承受5 4M P a 应力作用。如 图2 ． 一1 8 6 一 嘲。 万方数据 第3 2 卷第1 2 期 - _ ●_ _ 一二’’ 固2 边界条件 1 ．4 仿真结果 得出最大应力为2 9 2 ．2 6M P a ．且最大应力部位 出现在花键退刀槽与行星轮轴的轴孔相交处。经计 算其安全系数为1 ．1 8 ．最大相对位移为0 ．0 3 8m m 。 如图3 、图4 所示。 牌辩挈赢。n 珊{ ⋯5 l3 剿“ i 糕。． ，‘／ z V 。 国4 位，；五岜 2 改进后行星架分析 2 ．1改进后行星架结构厦使用材料 如图5 ．改进后的行星架花键距离外壁最薄处 为2 6 ．2 5m ．而花键退刀槽处距离外壁的距离为 3 1 ．7 5m m ．比原壁厚有了很大提高。而改进后的结 构仅采用将行星轴反装及增加凸台的方法即实现 了增大壁厚的目的。 采用合金结构钢4 2 C r M o ．用锻造的方法加工行星 架。其屈服强度t r y - - - 9 3 0M P a ；抗拉强度t r b l0 8 0M P a 。 相比铸件．锻件的结构组织致密性更好，抗冲击性 更好．整体的刚性相对较强。而铸造的强度与铸造 的工艺质量有很大关系。受很多因素的影响．有时 难以达到理论上应有的强度。增加了拉拔孔．方便 拆卸。 _ 一l 。。- 目8 位咎云隔 3 结语 1 通过有限元分析，得到了采煤机牵引部二 级行星架的应力分布情况及位移量并计算出了安 全系数 1 8 7 一 {_|～驴拖颡 脚b缝燃 獭稚_HHi 万方数据 第3 2 卷第1 2 期 煤 矿 机 械V 0 1 ．3 2 N0 ．1 2 2 0 1 1 年1 2 月 C o a lM i n eM a c h i n e r y D e c ．2 0 1 l 平煤股份十三矿主井装卸载能力 臧朝伟’。李宏慧2 1 李宏2 提高的研究及应用 1 ．平顶山煤业 集团 有限责任公司，河南平顶山4 6 7 0 0 0 ；2 ．平顶山工业职业技术学院，河南乎顶山4 6 7 0 0 0 ； 摘要针对十- - z 旷装卸载系统存在的装卸载速度慢、容易黏煤、不能称重易多装、手动操控 及故障率高的现状，组织开展了定重自动化装载、曲轨自动卸栽的改造，有效地解决了多年来由于 系统缺陷造成的各类装载事故的发生．真正实现了提升过程的自动化。 关键词定重装载；自动控制曲轨卸载 中图分类号T D 4 2 1 ．7 文献标志码B文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 1 1 2 0 1 8 8 0 2 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o na b o u tC a p a c i t yI m p r o v e m e n to fM a i nS h a f t L o a di nN O ．13C o a lM i n eo fP i n g d i n g s h a nC o a lI n d u s t r yC o m p a n y Z A N GC h a o - w e i l ，L IH o n g - h u i 2 。L IH o n 9 2 1 ．P i n g d i n g s h a nC o a lI n d u s t r yC o m p a n yL t d ．，P i n g d i n g s h a n4 6 7 0 0 0 ，C h i n a ；2 ．P i n g d i n g s h a nC o l l e g eo fI n d u s t r i a l T e c h n o l o g y ，P i n g d i n g s h a n4 6 7 0 0 0 ，C h i n a ； A b s t r a c t A i m i n ga tl o n g s t a n d i n gl o a d i n ga n du n l o a d i n gs y s t e mp r o b l e m ss u c ha sl o ws p e e d ，c o a l a d h e r e n c e ，n ow e i g h i n gd e v i c e ，m a n u a lo p e r a t i o na n dh i g h e rm a l f u n c t i o nr a t ei nt h i r t e e n t hc o a lm i n ei n P i n g d i n g s h a n ，a na u t o m a t i cm e a s u r a b l el o a d i n ga n db e n du n l o a d i n ga l t e r a t i o nh a v eb e e nc a r r i e do u t ， a n dm a n yk i n d so fl o a d i n ga c c i d e n t s ，c a u s e db y s y s t e m a t i c a li m p e r f e c t i o n s ，h a v eb e e ne f f e c t i v e l y a v o i d e d ，w h i c hh e l p st oa c h i e v ear e a la u t o m a t i cu p l o a d i n gp r o c e s s ． K e y w o r d s m e a s u r a b l el o a d i n g ；a u t o m a t i cc o n t r o l ；b e n du n l o a d i n g 0 前言 我国的标准箕斗装载设备是计量斗仓式和带 式输送机式装载设备。多数属于定容装载．其控制 方式多用控制带式输送机装煤时间的方法来确定 装载量。因为煤的含水含矸量不同．导致提升机的 有效载荷变化大．并且其控制系统中没有防重复装 载功能．对提升机的安全运行构成了很大的威胁。 目前平煤十三矿使用2 0t 双箕斗提升．井深 7 3 3 ．8m ．提升速度9 ．2m ／s ，现在每个循环提升时间 为1 5 0S ．其中箕斗运行时间约为9 0S ．装卸载时间 为6 0s ．与设计提升状态相比提升效率低下，制约了 矿井年产量的提高。造成现状的主要原因是煤比较 黏．装载采用往复式给机一输送带一定量斗_ f 分叉 溜槽1 左右箕斗的流程，由于定量斗上口大，出口小， 存煤在等待箕斗到位时黏在定量斗壁和分叉溜槽 处，在定量斗装载闸门打开时煤不容易流出．要加 空气炮破坏才能装载。另外分叉溜槽在底部．常出 现翻板卡死现象．难以恢复。这严重地制约了装载 速度。卸载采用的是外动力开启箕斗闸门卸载，箕 斗到位后卸载机构才能动作。造成耗时过多．再有 提升过程中的振动．煤黏在箕斗底部和壁上也需要 用空气炮才能卸载．因此卸载时间更超过设计很 多．以上装载和卸载过程都因为系统中存在的问题 和煤黏而消耗了大量的时间．制约了矿井产量的提 升。针对现场中存在的实际问题，必须对现在的装 卸载方式进行技术研究与实施，以增加产量。 1方案提出 为解决上述问题．对主井装载硐室带式输送机 设备进行更新研究．选用了中国矿业大学机电工程 学院机电工程系研制生产的D L P D2 0 1 8 型输送 机．上卸载系统由外力汽缸驱动型改造为曲轨自动 卸载型，可实现称重、装载、闭锁控制及卸载全过程 自动化。 2 技术改造方案及技术关键 2 原行星架最大应力部位出现在花键退刀槽 [ 2 ] 陈器，刘珍来．周勇．盾构机行星减速器行星架仿真分析及优化 与行星轮轴的轴孔相交处，改进后行星架最大应力 [ J ] ．矿山机械，2 0 1 0 1 2 2 7 3 0 发生在墼堂塑竺警一～。⋯⋯⋯ 口3 北京李兵．清华．f q i E 篙嚣。裟5 W 诎‰曲设计仿真与优似圳 3 通过结构的改进及加工材料的更改，使行 [ 4 ] 美誉磊蒹主并；；} 西c 京化学工业出版社，2 0 0 4 ． 星架的安全系数有了大幅度的提高。 一 作者简介蚕苦氟j ；8 0 - ⋯ , f f - V 一莸顽天，硕4 - ～, 2 0 0 9 年毕业字 参考文献 太原理1 二大学机械设计专业，现从事煤矿机械的设计丁作．电子信 [ 1 ] 张吉顺，王希文．谭中海．M G 2 x 1 5 0 ／7 0 0 一W D 采煤机摇臂传动系 统行星架有限元分析[ J 】．农机使用与维修，2 0 1 0 4 2 7 2 8 ． 箱2 3 8 6 0 3 3 5 q q ．C O I I L 责任编辑侯淑华收稿1 3 期2 0 1 l 0 5 3 l 1 8 8 万方数据