采煤機截割部扭矩軸的設計及試驗研究.pdf

1、扭矩軸式過載離合器是采煤機截割部電機的保護機構之一，在采煤過程中起到傳遞動力、吸振減振和過載保護等作用。作為采煤機上截割部電機過載保護的關鍵零件，扭矩軸在開采過程中的需求量可觀。以往扭矩軸主要依賴進口，在采購價格上始終受制于人，不能自主，需要煤炭企業(yè)大量的資金投入。因此，實現(xiàn)扭矩軸從設計到生產(chǎn)的國產(chǎn)化具有重要意義。
　　為了實現(xiàn)扭矩軸的國產(chǎn)化，大量科研機構和科研人員從材料選擇、結構設計和熱處理工藝的制訂等角度對扭矩軸的參數(shù)和性能進

2、行了分析和研究，并取得了一些成果。目前，國內(nèi)在扭矩軸的設計方面缺乏經(jīng)驗和規(guī)范，特別是在扭矩軸卸荷槽處應力的計算和斷裂判據(jù)的確定上依然不夠合理，導致國產(chǎn)扭矩軸在穩(wěn)定性和可靠性方面與進口件相比仍存在著一定的差距。
　　本文通過分析扭矩軸的結構特點和斷裂時的應力狀態(tài)，指出了以往應用材料力學理論在設計扭矩軸時的局限性，提出在對扭矩軸進行設計時，應引入彈塑性理論來提高設計的準確性;通過對進口扭矩軸材料的化學成分進行分析，選擇42CrMo來試

3、制扭矩軸，并根據(jù)材料的特性和結構特點制定了相應的熱處理工藝;為了獲得熱處理后的材料性能，將42CrMo制成試件并進行試驗。通過拉伸試驗，得到了材料在單軸應力作用下的屈服強度、強度極限和載荷-位移關系等數(shù)據(jù)，并由此計算得到了材料的真實應力-真實應變之間的關系。在扭轉(zhuǎn)試驗機上分別對光棒試件和帶卸荷槽試件進行了扭斷試驗，探究了加載速度和重復加載等因素對試件承扭能力的影響，得到了卸荷槽試件在斷裂時的極限扭矩。
　　在有限元軟件中對應力狀態(tài)