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SG2630刮板输送机链轮的有限元分析
发布时间：2013-10-04 08:40 来源：未知
0、引言
SG2630系列双链整体铸焊刮板输送机是结合我国煤矿的实际生产情况研制的、应用较为普遍的煤炭输送机械，在国内得到了广泛的应用。由于煤矿井下工作条件的特殊．刮板机经常处于连续超负荷工作状态，而链轮作为一个主要承载件和一个易损件必须要满足工作强度要求才行，因此鉴于链轮工作特殊性及其对刮板输送机的重要性，提高其设计可靠性是非常必要的。但是，如果通过成品试制来对其进行工业试验成本会大大提高。因此有必要采用有限元分析的方法对刮板输送机链轮进行强度设计分析。采用SolidWorks的COSMOSWorks设计分析技术，对链轮进行有限元分析，通过采用不同的合金钢材料及不同的热处理方式。算出链轮的应力和形变量，进行对比分析确定最优，可以大大提高端头链轮的设计效率和降低设计与制造成本，为更加合理快速改进链轮提供参考数据和可行性方案。
1、链轮设计方案分析
链轮轴组是刮板链运行的传动部件，主要由轴、轴承、轴承座、密封件、链轮、定位套等组成。链轮需根据链条规格型号，依据标准进行设计，不同型号的链条应遵循不同的链轮标准。
对于输送链轮来说．因为与之相酉己的链条通常节距较大，为了避免链轮尺寸过大，相对于传动用链轮．输送链轮的齿数一般都较少。输送链轮的齿槽常采用节线有分离量的齿槽形状．用这种齿形可使输送链条能通过铰链在链轮根圆上作周向移动来补偿链条节距的变化。另外，链轮一般还要有齿沟端面倒角，其作用是使物料易于从齿槽内排出，避免造成跳链。
链轮第1套方案采用35CrMo锻打件，用线切割加工齿形和内花键，保证各部精度等级，粗糙度达到Ra6.3。齿面调质后淬火处理，硬度为HRC45—50．其链轮精度及综合机械性能基本满足设计要求，但由于在煤炭机械的设计上要尽量满足较长的使用寿命要求。因此增加第2套方案加以对比，第2套方案相对第1套方案采用的改进措施：
(1)链轮磨损的改进措施
链轮材料采用42CrM04．将链轮链窝表面淬火硬度提高到HRC62左右，淬硬深度为12～15 mm。调质后有较高的疲劳强度和抗冲击能力，韧性好，且无明显的回火脆性．这样能显著提高链轮片的使用寿命。
(2)加强设计加工和检验
考虑到井下转载机机尾的各种T况，加强中间筒与链轮片之间的联接剐性（建议采用焊接工艺），从而满足转载机机尾链轮回转的正常需要。提高零部件的加工精度．执行严格的检验规范，加强对轴承浮动密封环等关键外购件的检验，，链轮组件的运输要注意�；�，在装配时，应谨慎操作，防止损伤浮动密封。
2、链轮载荷计算
刮板输送机在井下的工作情况有很大的不确定性，很难形成确切的载荷理论，因此要确定其载荷．只能从某种理想情况下着手，不妨按直线段计算刮板输送机重载时运行阻力。该种工况下运行阻力
3、有限元分析
(1)定义载荷及约束
根据上面的公式．计算出了链轮承受刮板链传递的压力为35.21 kN,利用积分法精确计算出刮板输送机链轮承载部位所受到的压力，然后对链轮内侧进行相应的固定约束。
(2)有限元计算
运用SolidWorks的COSMOSWorks设计分析�？槎远送妨绰纸杏邢拊治�，得到2种方案中链轮的变形和应力云图如图1．图4所示。得到较高硬度的42CrM04合金钢材料的链轮变形量较小，较前者下降了5%，最大等效应力较前者降低了8%,而链轮的屈服应力值比前者也提高了近30%．改善效果非常明显；形变量和最大等效应力值的下降可以减小链轮在重载作用下发生变形过大致使链轮受力不均而导致的破坏的发生概率，有效地增加了链轮的可靠性、延长了刮板机的使用寿命，对提高井下采煤效率有着积极的作用。
4、结语
采用有限元分析方法，可以借助于计算机仿真代替昂贵的现场测试．与传统机械产品的设计方法相比，不仅可以降低成本，简化设计流程，而且可以大大缩短产品开发周期，对产品重点优化部位也可作出明确判断。
