刮板输送机链轮链条啮合特性仿真研究

论文摘要

刮板输送机是煤矿井下工作面综采设备中最关键的输送设备,传动系统是刮板输送机最主要的一个子系统,链轮传动系统是刮板输送机传动系统中最重要的组成部。分链轮链条啮合问题是链轮传动系统的核心问题。本文运用多体动力学理论,从运动学和动力学出发,利用计算机辅助仿真分析软件,对链轮链条间的啮合和传动过程进行了仿真分析,进而研究了链轮、链条的啮合特性和规律,为链轮传动系统优化设计提供理论依据。主要完成以下几个方面的研究内容:(1)对链轮、链条啮合特性仿真研究所采用的多体系统动力学理论发展和现状、多体系统动力学建模、求解,以及复杂形状表面之间的接触问题等关键技术进行了分。析(2)在对链轮传动系统工作原理及机械结构分析的基础上,根据仿真分析需要,对链轮传动系统和实体模型进行了简化和总体建模。并对动力学模型中的接触表面离散化、模型的拓扑构型和模型的参数设置等进行了研究。(3)根据链轮传动系统性能分析实际需求,制定了链轮、链条啮合特性仿真分析方案,建立了动力学分析模型。运用多体系统动力学的基本理论,利用三维设计软件Pro/E和多体动力学分析软件SimPack,对链轮、链条在不同工况下的啮合过程进行了运动学和动力学仿真。对链轮、链条啮合的动力学特性和规律进行了研究,给出了链轮、链条啮合动力学变化曲线、动画演示和仿真结论,为链轮传动系统的优化奠定了基础。(4)根据系统运动学和动力学仿真结果,提出了在使用与维护过程中对链条进行测长配对、预张紧和检测尺寸等的系统优化建议。本课题的研究,对提高链轮传动系统的可靠性和稳定性,降低产品运行事故和试验成本、提高产品研发效率和设计质量、增加经济效益具有重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 课题研究的内容和方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 关键技术问题
• 1.4 技术路线
• 2 链轮链条啮合仿真分析理论基础
• 2.1 多体系统动力学研究状况
• 2.1.1 多体系统动力学研究的发展
• 2.1.2 多体系统动力学研究现状
• 2.2 多刚体系统动力学建模
• 2.2.1 多体系统动力学基本概念
• 2.2.2 计算多体系统动力学分析的一般过程
• 2.2.3 计算多刚体系统动力学自动建模
• 2.3 多体系统动力学方程求解
• 2.3.1 非线性代数方程组求解
• 2.3.2 微分代数方程组求解
• 2.4 多体系统动力学复杂形状表面接触
• 2.4.1 多体系统多边形接触基本原理
• 2.4.2 多体系统多边形接触模型
• 2.5 本章小结
• 3 链轮传动系统总体建模
• 3.1 链轮传动系统工作原理
• 3.2 链轮传动系统机械结构
• 3.3 链轮传动系统模型简化
• 3.3.1 系统的简化
• 3.3.2 实体的简化
• 3.4 链轮传动系统动力学模型建立
• 3.4.1 接触表面离散化
• 3.4.2 模型拓扑构型
• 3.4.3 模型参数设置
• 3.5 本章小结
• 4 链轮链条啮合运动学动力学仿真分析
• 4.1 确定仿真分析方案
• 4.1.1 分析目标
• 4.1.2 工况计算
• 4.1.3 方案确定
• 4.2 模型的前处理
• 4.3 计算求解
• 4.4 仿真分析结果
• 4.4.1 额定输出功率工况
• 4.4.2 长期输出功率工况
• 4.4.3 最大过载功率工况
• 4.4.4 三种工况条件下的载荷对比
• 4.5 链轮链条啮合规律分析
• 4.5.1 链条运动速度
• 4.5.2 链轮窝与平环啮合规律分析
• 4.5.3 最大啮合力发生位置
• 4.6 链轮传动系统优化建议
• 4.6.1 理论基础
• 4.6.2 优化建议
• 4.7 本章小结
• 5 总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录