采煤机摇臂结构的优化分析.pdf

《采煤机摇臂结构的优化分析》 采煤机摇臂是采煤机的核心部件，其稳定性直接影响到整个采煤机的作业效果。摇臂的主要功能是承载和传动采煤机的截割机构，同时根据工作面高度变化调整滚筒高度，确保采煤过程的顺畅。然而，传统设计中通过提升摇臂结构的安全系数来保证稳定性，虽然提高了设备的可靠性，却增加了成本，降低了经济性和实用性。因此，对摇臂结构进行优化设计，有针对性地强化结构薄弱环节，显得尤为重要。 本文以J71A型采煤机为研究对象，运用CREO三维建模软件构建了摇臂的三维结构模型。在进行受力分析时，考虑到实际工作中复杂的载荷分布，简化为三向力和力矩的分解。主要载荷包括滚筒重力、切割力矩、摇臂重力、切割阻力、滚筒轴向力和推进阻力等。通过公式(1)至(4)，我们可以计算出这些力矩的具体数值，为后续的分析提供依据。 在仿真分析阶段，将模型导入Ansys软件，模拟摇臂在不同工况下的受力情况，找出结构弱点。研究表明，摇臂的最大位移发生在行星结构的端部，而最大等效应力超过材料许用应力，可能导致疲劳损伤。因此，此处是优化设计的重点。 优化设计采用优化理论，通过调整摇臂结构参数，既保证了结构强度，又减轻了重量。经过优化，采煤机摇臂的整体重量减轻约3.1%，显著提升了结构效率。这一成果对于降低设备成本、提高工作效率和安全性具有重要意义。 总结来说，采煤机摇臂结构的优化分析是一项涉及多学科的复杂任务，需要结合力学分析、三维建模和仿真技术。通过深入研究和优化，可以实现摇臂结构的轻量化和高效率，为采煤作业带来显著的经济效益。未来的研发方向可能包括进一步细化载荷模型，采用新型材料，以及探索智能控制策略，以提升采煤机的整体性能。