采煤机摇臂结构的优化分析.pdf

采煤机摇臂作为采煤设备中的核心组件，对于确保煤炭开采效率及安全性起着决定性的作用。传统的采煤机摇臂设计以高安全系数来保证其稳定性，这虽然增强了设备的可靠性，却也提高了成本，降低了经济效益。随着技术的发展和对生产效率要求的提高，对摇臂进行结构优化，提高其性能并降低生产成本成为了行业关注的焦点。 本文选取J71A型采煤机摇臂为研究对象，运用现代工程设计软件CREO构建了精确的三维结构模型，为之后的结构分析和优化提供了坚实的基础。在进行摇臂结构的受力分析时，我们考虑了在实际工作中摇臂所承受的复杂载荷，如滚筒的重力、切割产生的力矩、摇臂自身的重力、切割过程中的阻力、滚筒的轴向力和推进力等。为了便于分析和计算，我们将这些复杂的载荷简化为三向力和力矩的分解。通过一系列的公式计算，我们得出滚筒重力、切割力矩等关键力矩的数值，为摇臂结构的应力分析和结构优化提供了重要的数据支持。 仿真分析是优化设计过程中的一个关键环节。本文将构建的摇臂三维模型导入了Ansys仿真软件，模拟了摇臂在不同工作状态下的受力情况，通过精细模拟揭示了结构在实际工作中的薄弱环节。研究结果显示，摇臂的行星结构端部是应力最大处，且在最大等效应力的作用下，超过了材料的许用应力，存在疲劳损伤的风险。针对这些发现，我们确定了摇臂结构优化的关键区域。 为了改善摇臂性能，本文采用了优化理论，通过调整结构参数来实现结构强度与轻量化的平衡。优化后的摇臂在保证结构强度的同时，整体重量减轻约3.1%，这一改进显著提升了摇臂的结构效率，同时也降低了设备的制造和使用成本，增强了采煤机的工作效率和安全性。 采煤机摇臂结构的优化分析是一项涉及结构力学、三维建模、有限元分析等多学科知识的综合性工程。通过这种多学科交叉的研究方法，可以有效地提升摇臂的性能，实现结构的轻量化，提高煤炭开采的经济效益。展望未来，摇臂结构优化研究的进一步发展可能包括更加精细化的载荷模型分析、探索和应用新型高强度轻质材料，以及整合智能控制系统，以进一步提升采煤机的整体性能，满足更加严格的安全标准和生产需求。