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走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽機(jī)械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊資金5000萬元,。專門從事摩擦襯墊的研制,、開發(fā)和生產(chǎn),，以及礦山設(shè)備,、配件的生產(chǎn),。
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產(chǎn)品中心提升機(jī)配件：摩擦襯墊,、天輪導(dǎo)向輪襯墊、猴車襯墊,、天輪襯墊,、滾筒襯板、過渡塊,、無石棉閘瓦,、壓塊、固定塊,、超高分聚乙烯板,、電纜掛鉤、導(dǎo)繩板,、滾筒襯塊等,。
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技術(shù)實(shí)力是中國礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習(xí)基地,，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地,，是中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會會員單位，是摩擦襯墊,、塑料襯板等五項(xiàng)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者,。
提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
發(fā)布時(shí)間：
2024-01-08
來源：
井下提升機(jī)作為一種廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備,，是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)持續(xù)、高效開展的必要保障,，同時(shí)也肩負(fù)著井下煤炭上運(yùn)和地面人員,、物資下運(yùn)的重任，是礦井的關(guān)鍵咽喉,。因此,，確保其運(yùn)行的穩(wěn)定對礦山生產(chǎn)有著積極意義,。在此，結(jié)合以往相關(guān)研究理論,，借助ANSYS致值模擬軟件,，對提升機(jī)主軸的滿載應(yīng)力分布進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)開展主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化,，確保其在正常運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)一步提升其運(yùn)行效一,、提升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有限元法應(yīng)用優(yōu)勢分析
主軸作為提升機(jī)的關(guān)鍵零部件，對提升機(jī)自身性能的發(fā)揮有著積極意義,，但由于在動態(tài)下的主軸受力形態(tài)和載荷分布狀況難以通過實(shí)際測量進(jìn)行分析,，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)無法得到真正全面、有效的評估,。鑒于這一問題,，急需一種有效的手段對提升機(jī)受載情況下的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行快速解析。現(xiàn)階段,，針對提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式便是結(jié)算算法，這種方式只能通過數(shù)學(xué)公式對主軸應(yīng)力進(jìn)行大致估算,，在獲得其局部參數(shù)的情況下借由安全系數(shù)的放大實(shí)現(xiàn)對整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度檢驗(yàn),。相交于此，借助計(jì)算機(jī)的ANSYS數(shù)值模擬軟件則可以通過模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)對主軸結(jié)構(gòu)上各部位各參數(shù)精準(zhǔn),、直觀的觀測分析,，并對整個(gè)主軸設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，真正確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳效果,。
二,、纏繞式提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)分析
纏繞式單軸提升機(jī)是廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)提升中的一種機(jī)型，以2JK型提升機(jī)為例,，其具有載重性能好,、可靠穩(wěn)定性強(qiáng)、制造工藝簡便等諸多優(yōu)點(diǎn),，下圖1所示即為常見的提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)示意圖,。其中，離合器選用齒輪離合裝置,，通過液壓進(jìn)行調(diào)控,；卷筒選用焊接結(jié)構(gòu)，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
提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)示意圖
三、提升機(jī)主軸有限元分析
對提升機(jī)主軸進(jìn)行有限元模型構(gòu)建時(shí),，為便于解算,，應(yīng)簡化,、消去主軸的倒角與圓角，在優(yōu)化解算時(shí),，選四面體單元,，在對單元長度進(jìn)行嚴(yán)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。通過借助專用服務(wù)終端,，確保解散速度和精度的有效性,。
約束力施加分析
針對提升機(jī)運(yùn)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(yùn)行示意圖如下圖2所示（圖中數(shù)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(shè)減速裝置以傳導(dǎo)拖動力矩,。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。
圖2模型出繩工況分析
計(jì)算結(jié)果分析通過對圖3中主軸變形云圖的分析可知：主軸左側(cè)軸承區(qū)域變形值最小,，軸跨度中部變形值最大,，最大變形值為L35而通過對圖4應(yīng)力云圖的分析可知；主軸各軸肩位置均存在顯著的應(yīng)力集聚現(xiàn)象,，其中應(yīng)力最大值為36MPa,，出現(xiàn)在左端面的軸承約束位置。
圖4提升機(jī)主軸應(yīng)力云圖
四,、主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果分析
通過上文分析得知,，提升機(jī)主軸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自身所承受載荷，且所得數(shù)據(jù)為主軸極限工況運(yùn)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(qiáng)度適宜為140 MPao不過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(yīng)當(dāng)結(jié)合對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行適度的優(yōu)化改良。在考慮卷筒主軸結(jié)構(gòu)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(dāng)目標(biāo)函數(shù)，以主軸強(qiáng)度與剛度充當(dāng)制約條件,，以軸徑和輪轂直徑充當(dāng)自變量,，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行管理，優(yōu)化后數(shù)學(xué)模型如下所示：
借助ANSYS軟件進(jìn)行模擬時(shí),，能夠?qū)?shù)的靈敏度進(jìn)行調(diào)整,，有助于分析不同極值對不同參數(shù)的靈敏度,。同時(shí)，開展優(yōu)化時(shí),，應(yīng)當(dāng)選用零階法開展優(yōu)化,，也就是說同時(shí)對多個(gè)點(diǎn)開展逐點(diǎn)的驗(yàn)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(jié)果如下表 1所示,。通過對備選點(diǎn)的分析能夠得知，各個(gè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均符合相關(guān)要求,。在此基礎(chǔ)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,。
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備選點(diǎn) |
dl/mm |
Dj/mm |
體積/mm3 |
值/灬 |
/MPa |
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30L25 |
46L25 |
8．67E+08 |
L51 |
·05 |
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|
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 |
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316·25 |
498．75 |
9．95 +08 |
L25 |
57．36 |
表1參數(shù)優(yōu)化結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
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