薄煤层采煤机行走机构扭矩轴的强度分析

日期:2019-03-18 / 人气:

薄煤层采煤机的扭矩轴一端与牵引行星减速器行星架的内花键相联,将行星架输出动力传给驱动轮。在工作时经常出现过载,采煤机的行走扭矩轴会首先断裂,因此扭矩轴的材料选择也是非常关键的,所以扭矩轴的强度校核对整个采煤机的行走起关键的作用。本文借助SolidWorks软件对扭矩轴进行有限元分析,进一步分析扭矩轴的应力分布状态,从而掌握扭矩轴的力学性能。

1 薄煤层采煤机行走机构扭矩轴的应用

薄煤层采煤机的扭矩轴在整个牵引机构中起着联接与传递扭矩的作用,对整个采煤机的行走起着至关重要的作用。当薄煤层采煤机在截割作业时,如遇到截矸石、或当其中的一个行走电机出现故障不作业时,而此时只能靠一个牵引电机来驱动整个采煤机的行走,这时的行走阻力很大。行走电机会出现过载,驱动轮处的扭矩轴超过额定载荷时会首先断裂,这样对传动结构起过载保护作用。

2 初步确定扭矩轴的结构参数的

薄煤层采煤机行走机构扭矩轴为空心轴,选定扭矩轴的材料为:20Cr2Ni4A、屈服强度:1080MPa;材料的扭转屈服点强度为:0.55×1080=594MPa;牵引电机功率:22kW,电机的转速:1456r/min,牵引机构的总传动比:131.5。

电机功率:

扭矩轴转速:

扭矩轴的转矩:

3 扭矩轴强度计算及SolidWorks有限元分析

3.1 扭矩轴强度安全系数的计算

(1)扭矩轴中心孔径:d1=18轴中间卸荷槽处的外径:d=53;

扭转应力:

τmax——扭矩轴的最大扭转应力,MPa;

T——扭矩轴的转矩,Nmm;

a——空心轴的内径d1与外径d的比值,d1/d

所以安全系数:594÷560=1.06;

(2)扭矩轴中心孔径:d1=18轴的外径:d=62;

扭转强度:

式中

τmax-一扭矩轴的最大扭转应力,MPa;

T——扭矩轴的转矩,Nmm;

a——空心轴的内径d1与外径d的比值,d1/d

所以安全系数:594÷348=1.7;

满足设计要求,即离合器处的扭矩轴过载。



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