掘進機截割減速器限位副失效機理研究.pdf

1、EBZ-260型掘進機是我國新近自主研發(fā)的一款重型縱軸式懸臂掘進機。此機型主要用于開掘深井煤礦巷道，同時也可用于掘進工程隧道。掘進機截割減速器位于掘進機截割部中間位置，將掘進機截割電機輸出端的旋轉(zhuǎn)運動降速，同時增加截割電機輸出端的扭矩后，通過懸臂段主軸傳遞給掘進機截割頭的截齒。掘進機截割減速器是掘進機截割臂傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,其工作性能對掘進機截割性能具有重要影響。在掘進機實際的使用中,存在著掘進機截割減速器太陽輪限位副接觸表面失效的情

2、況。因此，進行掘進機截割減速器太陽輪限位副失效機理研究對提高國產(chǎn)掘進機的可靠性具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　第一章對掘進機作了概述，對本課題的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié),為本文開展研究奠定了基礎(chǔ)，指明了方向。接著闡述了課題的研究背景及研究意義。最后介紹了本文的主要研究內(nèi)容。
　　第二章介紹了 EBZ-260型掘進機的技術(shù)特點、主要結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)以及行星齒輪傳動的基本定義、分類情況及特點。在分析 EBZ-260型掘進機截割減速器結(jié)構(gòu)及

3、原始基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，對 EBZ-260型掘進機截割減速器各級傳動比及截割減速器運動構(gòu)件的轉(zhuǎn)速進行了計算，求得第一、二級太陽輪輸出端限位副接觸面相對轉(zhuǎn)速。
　　第三章應(yīng)用SolidWorks2014三維實體建模軟件對EBZ-260型掘進機截割減速器第一級太陽輪進行三維實體建模。應(yīng)用有限元軟件SolidWorks Simulation對第一級太陽輪三維實體模型進行靜力分析，求得其所受應(yīng)力大小和花鍵齒部變形位移大小。帶入軸向力計算模型

4、計算求得由于第一級太陽輪花鍵齒部變形產(chǎn)生的軸向力。根據(jù)掘進機截割臂的工作位置，綜合考慮重力作用以及其它可能影響軸向力的因素，最終求得第一級太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級太陽輪輸出端受到的軸向總力F2，以掘進機截割臂俯仰角度α為自變量的函數(shù)表達式。在 MATLAB編程軟件中編寫程序，求得第一級太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級太陽輪輸出端受到的軸向總力F2，隨掘進機截割臂俯仰角度α變化的關(guān)系圖。
　　第四章應(yīng)用球-球赫茲

5、接觸模型推導出材料相同，泊松比等于0.3的球-平面接觸副的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax和接觸圓面半徑 a的函數(shù)表達式。代入第一級太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級太陽輪輸出端受到的軸向總力F2、太陽輪限位銷球面半徑 R=45 mm以及太陽輪限位板和限位銷材料的彈性模量 E=206 GPa，最終求得第一級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力pmax1、第二級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax

6、2、第一級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a1和第二級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a2，以掘進機截割臂俯仰角度α為自變量的函數(shù)表達式。在 MATLAB編程軟件中編寫程序，求得第一級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax1、第二級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力pmax2、第一級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a1和第二級太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a

7、2，隨掘進機截割臂俯仰角度α變化的關(guān)系圖。
　　第五章首先通過太陽輪限位副實際工況分析以及磨損失效分類定義判斷出其磨損類型主要是表面接觸疲勞磨損和粘著磨損。接著利用第二章計算得出的太陽輪輸出端限位副接觸面相對轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)結(jié)果、第四章計算得出的太陽輪輸出端限位副接觸面接觸應(yīng)力的數(shù)據(jù)結(jié)果，基于機械零件疲勞磨損、粘著磨損理論，利用有限元軟件 SolidWorks Simulation對太陽輪限位副的磨損進行了研究，并且計算了太陽輪限位副的