掘進(jìn)機(jī)截割減速器限位副失效機(jī)理研究.pdf

1、EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)是我國(guó)新近自主研發(fā)的一款重型縱軸式懸臂掘進(jìn)機(jī)。此機(jī)型主要用于開掘深井煤礦巷道，同時(shí)也可用于掘進(jìn)工程隧道。掘進(jìn)機(jī)截割減速器位于掘進(jìn)機(jī)截割部中間位置，將掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)輸出端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)降速，同時(shí)增加截割電機(jī)輸出端的扭矩后，通過懸臂段主軸傳遞給掘進(jìn)機(jī)截割頭的截齒。掘進(jìn)機(jī)截割減速器是掘進(jìn)機(jī)截割臂傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,其工作性能對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割性能具有重要影響。在掘進(jìn)機(jī)實(shí)際的使用中,存在著掘進(jìn)機(jī)截割減速器太陽輪限位副接觸表面失效的情

2、況。因此，進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)截割減速器太陽輪限位副失效機(jī)理研究對(duì)提高國(guó)產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)的可靠性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　第一章對(duì)掘進(jìn)機(jī)作了概述，對(duì)本課題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),為本文開展研究奠定了基礎(chǔ)，指明了方向。接著闡述了課題的研究背景及研究意義。最后介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　第二章介紹了 EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)、主要結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)以及行星齒輪傳動(dòng)的基本定義、分類情況及特點(diǎn)。在分析 EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)截割減速器結(jié)構(gòu)及

3、原始基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì) EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)截割減速器各級(jí)傳動(dòng)比及截割減速器運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了計(jì)算，求得第一、二級(jí)太陽輪輸出端限位副接觸面相對(duì)轉(zhuǎn)速。
　　第三章應(yīng)用SolidWorks2014三維實(shí)體建模軟件對(duì)EBZ-260型掘進(jìn)機(jī)截割減速器第一級(jí)太陽輪進(jìn)行三維實(shí)體建模。應(yīng)用有限元軟件SolidWorks Simulation對(duì)第一級(jí)太陽輪三維實(shí)體模型進(jìn)行靜力分析，求得其所受應(yīng)力大小和花鍵齒部變形位移大小。帶入軸向力計(jì)算模型

4、計(jì)算求得由于第一級(jí)太陽輪花鍵齒部變形產(chǎn)生的軸向力。根據(jù)掘進(jìn)機(jī)截割臂的工作位置，綜合考慮重力作用以及其它可能影響軸向力的因素，最終求得第一級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F2，以掘進(jìn)機(jī)截割臂俯仰角度α為自變量的函數(shù)表達(dá)式。在 MATLAB編程軟件中編寫程序，求得第一級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F2，隨掘進(jìn)機(jī)截割臂俯仰角度α變化的關(guān)系圖。
　　第四章應(yīng)用球-球赫茲

5、接觸模型推導(dǎo)出材料相同，泊松比等于0.3的球-平面接觸副的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax和接觸圓面半徑 a的函數(shù)表達(dá)式。代入第一級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F1、第二級(jí)太陽輪輸出端受到的軸向總力F2、太陽輪限位銷球面半徑 R=45 mm以及太陽輪限位板和限位銷材料的彈性模量 E=206 GPa，最終求得第一級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力pmax1、第二級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax

6、2、第一級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a1和第二級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a2，以掘進(jìn)機(jī)截割臂俯仰角度α為自變量的函數(shù)表達(dá)式。在 MATLAB編程軟件中編寫程序，求得第一級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力 pmax1、第二級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸面中心的最大壓應(yīng)力pmax2、第一級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a1和第二級(jí)太陽輪輸出端限位板-限位銷的接觸圓面半徑 a

7、2，隨掘進(jìn)機(jī)截割臂俯仰角度α變化的關(guān)系圖。
　　第五章首先通過太陽輪限位副實(shí)際工況分析以及磨損失效分類定義判斷出其磨損類型主要是表面接觸疲勞磨損和粘著磨損。接著利用第二章計(jì)算得出的太陽輪輸出端限位副接觸面相對(duì)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)結(jié)果、第四章計(jì)算得出的太陽輪輸出端限位副接觸面接觸應(yīng)力的數(shù)據(jù)結(jié)果，基于機(jī)械零件疲勞磨損、粘著磨損理論，利用有限元軟件 SolidWorks Simulation對(duì)太陽輪限位副的磨損進(jìn)行了研究，并且計(jì)算了太陽輪限位副的