刮板輸送機中部槽參數(shù)化建模、分析及優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、刮板輸送機是煤礦綜采工作面智能化成套裝備的重要組成部分之一，中部槽作為刮板輸送機的機身和物料承載機構(gòu)，其性能直接影響到刮板輸送機的輸送能力和整機工作的穩(wěn)定性與可靠性，進而對煤炭的輸送效率產(chǎn)生較大的影響。同刮板輸送機中其他部件相比，中部槽的建模過程較為復(fù)雜，且不同型號中部槽的型式差別較大；中部槽的典型工況主要為推溜、拉架等，運行過程中受力比較復(fù)雜，其主要的失效形式為過度磨損和斷裂，因此中部槽也是整個三機配套裝備中使用量和消耗量較大的部件。

2、綜上，對刮板輸送機的中部槽進行系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計與分析是十分有必要的。
　　本文以 SGZ764/400型礦用刮板輸送機的中部槽為基礎(chǔ)，在 ANSYS環(huán)境中，直接利用 APDL參數(shù)化設(shè)計語言將中部槽的關(guān)鍵尺寸設(shè)置為變量。根據(jù)不同型式中部槽結(jié)構(gòu)差異較大的特點，采用模塊化的建模方法，運用命令流輸入的方式，對中部槽進行了參數(shù)化建模，實現(xiàn)了更改尺寸參數(shù)就能夠迅速建立相應(yīng)中部槽模型的功能。
　　根據(jù)中部槽的尺寸參數(shù)，建立了中部槽的有限元

3、模型，并將網(wǎng)格劃分的單元長度、材料屬性參數(shù)和載荷參數(shù)等實現(xiàn)了參數(shù)化，完成了中部槽在推溜和拉架兩種典型工況下的參數(shù)化靜力學(xué)分析，實現(xiàn)了更改有限元參數(shù)便可對中部槽快速進行有限元建模、分析、求解的功能。對中部槽在推溜和拉架工況下的應(yīng)力云圖進行對比分析，分別獲取了中部槽在兩種工況下的應(yīng)力集中部位，為中部槽的疲勞分析奠定的基礎(chǔ)。
　　在中部槽靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，利用ANSYS Workbench軟件中的Fatigue Tool模塊，完成了中

4、部槽的疲勞壽命分析。通過觀察中部槽的疲勞壽命云圖、疲勞安全系數(shù)云圖和疲勞敏感度曲線圖，獲取了中部槽最容易發(fā)生疲勞破壞的部位，為中部槽的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。
　　基于拓撲優(yōu)化的基本理論和方法，完成了中部槽在兩種典型工況下的拓撲優(yōu)化分析。依據(jù)拓撲優(yōu)化分析結(jié)果和中部槽在實際工況下的使用情況，對中部槽的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，并對優(yōu)化后的中部槽進行了靜力學(xué)分析和疲勞分析。結(jié)果顯示，改進后的中部槽結(jié)構(gòu)在底板上去除了兩部分材料，減輕了中部槽的重量