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走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽(yáng)機械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽(yáng)工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊資金5000萬(wàn)元。專(zhuān)門(mén)從事摩擦襯墊的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及礦山設備、配件的生產(chǎn)。
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技術(shù)實(shí)力是中國礦業(yè)大學(xué)礦山機械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國重型機械工業(yè)協(xié)會(huì )會(huì )員單位，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項產(chǎn)品行業(yè)標準制定者。
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新聞資訊我公司擁有高水品的研發(fā)團隊和先進(jìn)的檢測設備，具有足夠的能力優(yōu)化已有的產(chǎn)品和研發(fā)新產(chǎn)品，產(chǎn)品系列化，結構多樣化，性能更加完善。
提升機主軸結構優(yōu)化分析
發(fā)布時(shí)間：
2024-07-05
來(lái)源：
井下提升機作為一種廣泛應用于煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵運輸設備，是實(shí)現煤礦生產(chǎn)持續、高效開(kāi)展的必要保障，同時(shí)也肩負著(zhù)井下煤炭上運和地面人員、物資下運的重任，是礦井的關(guān)鍵咽喉。因此，確保其運行的穩定對礦山生產(chǎn)有著(zhù)積極意義。在此，結合以往相關(guān)研究理論，借助ANSYS致值模擬軟件，對提升機主軸的滿(mǎn)載應力分布進(jìn)行分析，并以此為依據開(kāi)展主軸結構優(yōu)化，確保其在正常運行的同時(shí)進(jìn)一步提升其運行效益[1]
1提升機結構設計中有限元法應用優(yōu)勢分析
主軸作為提升機的關(guān)鍵零部件，對提升機自身性能的發(fā)揮有著(zhù)積極意義，但由于在動(dòng)態(tài)下的主軸受力形態(tài)和載荷分布狀況難以通過(guò)實(shí)際測量進(jìn)行分析，導致其設計結構無(wú)法得到真正全面、有效的評估。鑒于這一問(wèn)題，急需一種有效的手段對提升機受載情況下的應力分布規律進(jìn)行快速解析?，F階段，針對提升機主軸結構的傳統設計方式便是結算算法，這種方式只能通過(guò)數學(xué)公式對主軸應力進(jìn)行大致估算，在獲得其局部參數的情況下借由安全系數的放大實(shí)現對整個(gè)結構的強度和剛度檢驗[2]。相交于此，借助計算機的ANSYS數值模擬軟件則可以通過(guò)模型的構建實(shí)現對主軸結構上各部位各參數精準、直觀(guān)的觀(guān)測分析，并對整個(gè)主軸設計的細節進(jìn)行優(yōu)化，真正確保結構設計的最佳效果。
2纏繞式提升機主軸結構分析
纏繞式單軸提升機是廣泛應用于煤礦生產(chǎn)提升中的一種機型，以2JK型提升機為例，其具有載重性能好、可靠穩定性強、制造工藝簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)[3]，下圖1所示即為常見(jiàn)的提升機主軸結構示意圖。其中，離合器選用齒輪離合裝置，通過(guò)液壓進(jìn)行調控；卷筒選用焊接結構，直徑3 500 mm，主軸跨度5 0 mm；所用鋼絲繩直徑43 mm,可承受最大張力為170 kN0
1一離合器；2一非固定卷筒；3一主軸；4一固定卷筒；
5一支輪；6一軸承
圖1提升機主軸結構示意圖
3提升機主軸有限元分析
對提升機主軸進(jìn)行有限元模型構建時(shí)，為便于解算，應簡(jiǎn)化、消去主軸的倒角與圓角，在優(yōu)化解算時(shí)，選四面體單元，在對單元長(cháng)度進(jìn)行嚴格把控的同時(shí)采用自由劃分的形式對網(wǎng)格進(jìn)行劃分[4〕。通過(guò)借助專(zhuān)用服務(wù)終端，確保解散速度和精度的有效性。
3 · 1約束力施加分析
針對提升機運行狀態(tài)，忽略出繩搭配的四種情況，選取出繩角度為0。，左卷筒下出繩和右卷筒上出繩的一種情形作為研究對象，其運行示意圖如下圖2所示（圖中數字代表各輪轂連接處）。以這種模型作為研究對象施加約束力，在主軸輪轂處施加 330 KNm的力矩，并在切向鍵位置增設減速裝置以傳導拖動(dòng)力矩。從而確保卷筒自身重量和外界載荷向輪轂各連接處的有效傳遞[5]。
圖2模型出繩工況分析
3 ·2計算結果分析
通過(guò)對圖3中主軸變形云圖的分析可知：主軸左側軸承區域變形值最小，軸跨度中部變形值最大，最大變形值為L(cháng)35而通過(guò)對圖4應力云圖的分析可知；主軸各軸肩位置均存在顯著(zhù)的應力集聚現象，其中應力最大值為36MPa，出現在左端面的軸承約束位置。
圖3提升機主軸變形云圖
圖4提升機主軸應力云圖
4主軸結構優(yōu)化結果分析
通過(guò)上文分析得知，提升機主軸強度遠遠高于自身所承受載荷，且所得數據為主軸極限工況運行時(shí)，綜合考量材質(zhì)的疲勞度，主軸可允許額最大載荷強度適宜為140 MPao不過(guò)鑒于所針對情況具有單一性，未能對卡死、沖擊等特殊情況下的主軸受力進(jìn)行分析，本文應當結合對所得數據進(jìn)行適度的優(yōu)化改良。在考慮卷筒主軸結構不發(fā)生變化的前提下，將主軸徑向及同受力相關(guān)的尺寸作為優(yōu)化變量。選取主軸體積充當目標函數，以主軸強度與剛度充當制約條件，以軸徑和輪轂直徑充當自變量，并對相關(guān)參數進(jìn)行管理，優(yōu)化后數學(xué)模型如下所示：
借助ANSYS軟件進(jìn)行模擬時(shí)，能夠對參數的靈敏度進(jìn)行調整，有助于分析不同極值對不同參數的靈敏度[6]。同時(shí)，開(kāi)展優(yōu)化時(shí)，應當選用零階法開(kāi)展優(yōu)化，也就是說(shuō)同時(shí)對多個(gè)點(diǎn)開(kāi)展逐點(diǎn)的驗算，并從中選取五個(gè)備選點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，所得優(yōu)化結果如下表 1所示。通過(guò)對備選點(diǎn)的分析能夠得知，各個(gè)點(diǎn)結構設計均符合相關(guān)要求。在此基礎上，還可以各個(gè)點(diǎn)為參照，進(jìn)一步對主軸的徑向尺寸進(jìn)行優(yōu)化，并對其其他情況下的材料性能進(jìn)行分析[7]。
表1參數優(yōu)化結果統計表
|
備選點(diǎn) |
dl/mm |
dJmm |
體積/mm3 |
值/灬 |
/MPa |
|
|
30L25 |
46L25 |
8．67E+08 |
L51 |
·05 |
|
|
32L25 |
467．5 |
9· l IE+08 |
L56 |
53．18 |
|
|
36L25 |
470．625 |
9．76E+08 |
L47 |
50．63 |
|
|
326．25 |
492．5 |
9．89E+08 |
|
53．52 |
|
|
316·25 |
498．75 |
9．95 +08 |
L25 |
57．36 |
5結語(yǔ)
提升機作為礦井生產(chǎn)運輸的核心設備，其運行的效果對生產(chǎn)作業(yè)有著(zhù)直接影響，而主軸作為提升機的關(guān)鍵核心，其結構設計貼合生產(chǎn)實(shí)際需求，是確保生產(chǎn)有效、持續開(kāi)展的必要前提。礦井技術(shù)人員應當充分借助現代化的計算機技術(shù)，通過(guò)對不同模擬軟件的有效運用，針對提升機主軸結構開(kāi)展有限元分析研究，在不影響實(shí)際生產(chǎn)的情況下實(shí)現對主軸結構的進(jìn)一步科學(xué)優(yōu)化，為礦井生產(chǎn)的高效開(kāi)展奠定物質(zhì)保障。
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