薄煤层采煤机可靠性与疲劳寿命研究

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1、硕士学位论文薄煤层采煤机可靠性与疲劳寿命研究ResearchonThinSeamShearerReliabilityandFatigueLife作者姓名马联伟指导教师赵丽娟教授学科专业机械制造及其自动化二〇一二年十二月薄煤层采煤机可靠性与疲劳寿命研究马联伟辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影

2、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：____________导师签名：_____________年月日年月日分类号TP391.9学校代码10147密级公开UDC621硕士学位论文薄煤层采煤机可靠性与疲劳寿命研究ResearchonThinSeamShearerReliabilityandFatigueLife作者姓名马联伟指导教师赵丽娟教授申请学位工学硕士学科专业机械制造及其自动化研究方向数字制造及其信息化辽宁工程技术大学致谢本论文是在导师赵丽娟老师的悉心指导和帮助

3、下完成的，赵老师优秀的做人品质，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，开拓创新的精神，高屋建瓴把握全局的能力，深深地感染和激励着我。老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向赵老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！感谢我的爸爸妈妈、姐姐，是你们给了我一个温馨和谐的家庭，正是因为有了你们殷切的关怀、理解和无私的支持，我才可能走到今天。感谢采掘机械装备与技术工作室的兄弟姐妹们，感谢你们的支持和鼓励，正是因为有了你们我才有了追求进步的勇气和信心，遇到你们是我一生的荣幸！我还要感谢李贵轩教授对我课题的指

4、导，感谢刘旭南师兄、孙中钢师兄的指点和帮助。同时，还要特别感谢所有支持过我、帮助过我、鼓励过我、批评过我和理解过我的人们！另外本论文在完成过程中参考了国内外一些学者的论著，在此一并表示感谢。由于作者水平有限，所写论文难免有错误和不妥之处，敬请各位老师、同学批评指正。摘要我国薄煤层资源丰富，分布广泛，实现薄煤层的机械化高效开采是煤炭工业亟待解决的一个课题。作为其开采的重要机械，薄煤层采煤机也正朝着大功率、多电机驱动、无链交流电牵引的方向发展。因此，对薄煤层采煤机关键零件可靠性和疲劳寿命的研究显得尤为重要。以某煤机公司“MG2×7

5、0/325-BWD型薄煤层采煤机关键零部件可靠性研究”项目为依托，基于虚拟样机技术，以刚柔耦合多体系统动力学和疲劳累积损伤理论为基础，通过Pro/Engineer、ADAMS、ANSYS以及nSoft构造协同仿真平台，建立了关键零件为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型。根据采煤机技术参数和受力情况，推导出了采煤机牵引阻力的取值范围，并验证了牵引阻力参数设置的正确性。基于Matlab编程，获得了截全煤、挑顶、割底和截割包裹体四种工况下的载荷文本。通过ADAMS动力学仿真分析，发现：强度方面，各关键零件在斜切进刀阶段受力最为恶劣，

6、平稳截割中受力较小，牵引部二级行星架结构最为薄弱；刚度方面，壳体整体变形较大，截割部行星架主要发生弯曲变形和扭转变形，而牵引部行星架主要发生扭转变形。通过对比分析提出了对牵引部壳体和牵引部二级行星架的优化措施。基于动力学仿真结果中各柔性构件关键节点的主应力载荷，获得了原始载荷谱，再进行雨流计数和外推处理后得到了用于疲劳寿命分析的目标载荷谱。通过疲劳寿命计算，得到了在截割全煤工况下各零件的最低疲劳寿命循环次数和疲劳寿命云图，研究表明各零件疲劳寿命循环次数与载荷谱最大值、有效值以及材料属性直接相关。本文为研究大型设备在大范围刚性运

7、动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法，基于此可以大大缩短产品研发的周期，降低研发成本，延长产品的使用寿命，提高企业的经济效益。关键词：薄煤层采煤机；刚柔耦合；虚拟样机；可靠性；疲劳寿命-I-AbstractInourcountrythinseamresourcesisrichandwidelydistributed,buthowtoachievehighefficiencymechanizedminingisanurgentproblemforthecoalindustrytobesolved.As

8、athinseamcoalminingmachinery,thinseamshearersisdevelopingtowardshighpower,multi-motordriveandthechainlessACtraction.Thereforeitisparticula