矿井提升机主轴螺栓布置方式对其连接性能的影响分析.pdf
《矿井提升机主轴螺栓布置方式对其连接性能的影响分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿井提升机主轴螺栓布置方式对其连接性能的影响分析.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、试验研究andNo.7,2023DevelopmentMechanicalManagement2023年第7 期Total2243总第2 4 3 期机械管理开发D0I:10.16525/14-1134/th.2023.07.028矿井提升机主轴螺栓布置方式对其连接性能的影响分析祁冀(晋能控股煤业集团大斗沟煤业公司,山西大同037001)摘要:主轴装置作为矿井提升机重要的承载构件,其螺栓连接布置的方式对主轴的承载性能具有重要的影响。针对主轴装置的连接结构进行分析并采用有限元仿真分析的形式对不同连接螺栓布置时的性能进行分析。结果表明,主轴装置连接采用的螺栓数量越多,则连接夹板受到的应力作用最小,且
2、产生的位移量也最小,有利于提高主轴的承载性能。关键词:矿井提升机;主轴装置;连接螺栓;应力;变形中图分类号:TM315文献标识码:A文章编号:10 0 3-7 7 3 X(2023)07-0072-020引言在煤炭开采过程中,矿井提升机是连接矿井与地面的重要设备,对井下开采所需的物质及人员进行上下输送,对矿井的生产开采具有重要的作用 。随着煤层的开采深度不断增加,矿井提升机的运输载荷及运输距离也不断增加,对提升机的提升能力及工作可靠性具有较高的要求。主轴装置作为矿井提升机的核心部件,是矿井提升机运行的主要承载构件2 ,同时承受钢丝绳的张力作用,主轴装置连接的稳定可靠性对矿井提升机的运行具有重要
3、的影响作用。矿井提升机主轴装置采用螺栓的形式进行主轴与夹板及摩擦轮的连接3 ,主轴装置运行过程中受到动载及张力作用的影响,螺栓布置方式的不同对主轴装置的性能具有不同的影响,从而对矿井提升机的运行造成影响4。采用有限元仿真分析的形式对矿井提升机主轴连接装置不同的螺栓布置方式时的性能进行分析,从而选择最优的螺栓连接方式5 ,保证主轴装置的稳定可靠,为井下开采提供了保障。1矿井提升机主轴螺栓布置方式的分析主轴装置作为矿井提升机重要的承载构件,通过螺栓将主轴、夹板及摩擦轮连接在一起,承受电机的输出扭矩及钢丝绳产生的张力作用。主轴装置的结构如图1所示,主轴装置的连接螺栓的布置形式对主轴结构的性能研究及使
4、用具有重要的影响6。主轴装置中螺栓连接的主要承载构件为圆环形的连接板,连接板在厚度上的尺寸要远小于另外两个方向上的尺寸,因此可将主轴连接性能的分析转化为二维的问题进行分析,基于薄板的结构进行不同螺栓布置的性能研究。不同的螺栓布置方式对主轴连接装置的性能造成的影响进行分析,以不同螺栓孔的布置方式下连接板产生的应力及位移变形作为评价的依据8 。以某矿井开采使用的提升机为例,其摩擦轮的直径为4 m,提升钢丝绳的最大张力作用为2 0 0 kN,系统的动载摩擦轮主轴夹板图1提升机主轴连接装置的结构示意图荷系数为1.7,主轴连接装置承受的最大扭矩值为680kNm,主轴连接装置使用的圆环形夹板的结构尺寸为外
5、径0.6 m、内径0.3 5 m,圆板的厚度为0.0 4 m。主轴连接螺栓的材质为4 0 B钢,公称直径为3 8 mm,则设计连接螺栓的应力o计算公式为9 :g=mi2m3m4式中:。为螺栓的屈服强度;m1为螺栓连接的复合应力系数,采用三角螺纹连接时取1.2;n2为连接过程中的预应力损失系数,取1.0 5;m3为施工过程中产生的误差系数,取1.15;n4为螺栓使用材质的均质系数,取为1。主轴装置连接过程中,连接圆环形夹板与被连接板之间的等强度关系公式如为10 :nm.FfR=K,T.式中:nb为连接所需螺栓的数目;mb为相互摩擦的面数,取2;FN为使用螺栓的设计预紧力,取4 8 2 0 0 N
6、;T为圆环形夹板承受的最大扭矩理论值,取18 7 kNm;f为连接面之间的摩擦系数,取0.4 5;K。为系统的防滑系数,取1.2;R为螺栓连接布置时的等效半径,主轴装置的圆环形夹板连接摩擦轮及主轴的法兰,在圆周方向上布置有两排螺栓孔,等效半径取为两排连接螺栓孔半径的平均值进行分析。通过上述的计算分析可知,圆环形夹板的螺栓连接最小组数为6 组,螺栓之间的布置具有一定的间距,两螺栓的中心距最小为3 倍的螺栓孔径,则在圆周方向上最大可布置的螺栓组数为14 组。为了便于收稿日期:2 0 2 2-0 4-0 2作者简介:祁冀(19 9 2 一),女,山西大同人,本科,毕业于太原工业学院,助理工程师,研究
7、方向为机械设计制造及其自动化。下转第7 8 页73祁冀:矿井提升机主轴螺栓布置方式对其连接性能的影响分析2023年第7 期圆环形夹板的设计及加工,采用偶数连接的螺栓布置,则可选择连接螺栓的布置方式分别为6 组、8 组、10组、12 组及14 组11,由此对不同的螺栓布置方式对圆环形夹板产生的应力作用进行分析。在三维建模软件中分别建立不同连接螺栓时圆环形夹板的模型,并导人到有限元分析软件ANSYS中对其进行网格划分处理12 ,设定圆环形夹板的材质为合金钢16 Mn,其弹性模量为2 0 8 GPa、泊松比为0.3、屈服强度为3 4 5 MPa、密度为7 8 0 0 kg/m3,设定夹板的一面为固定
8、约束,对其进行载荷的施加,对不同螺栓孔布置的应力进行分析。2矿井提升机主轴螺栓布置方式的性能分析采用有限元分析的形式对五种不同的螺栓布置方式下圆环形夹板的应力进行分析,经过ANSYS模拟分析得到螺栓组数为6 组时的夹板得到应力分布如图2 所示。从图2 中可以看到,此时圆环形夹板受到的最大应力作用为2 6.7 MPa。同理对其他螺栓组数的圆环形夹板的应力进行分析,并对其最大应力进行统计得到圆环形夹板的最大应力随螺栓组数变化的分布如图3 所示。单位:Pa12982.5.298E+07.594E+07.891E+07.119E+6组.148E+.178E+0.208E+08.237E+08.267E
9、+08图2 6 组连接螺栓时夹板应力分布图2826420804121067891011121314螺栓数量/组图3圆环形夹板最大应力值随螺栓数量的变化曲线从图3 中可以看出,随着连接螺栓数量的增加,则圆环形夹板受到的最大应力值呈明显的下降趋势,对夹板的应力分布进行分析发现,最大应力的位置处在两组螺栓之间的区域,夹板受到的最大应力值小于材料的屈服极限,且具有较大的安全系数,满足主轴装置连接的强度需求。对圆环形夹板不同螺栓连接时产生的位移进行分析,得到夹板产生的最大位移变化曲线如图4 所示,8.58.07.57.06.56.05.55.04.54.067891011121314螺栓数量/组图4圆环
10、形夹板最大位移量随螺栓数量的变化曲线从图4 中可以看出,随着连接螺栓数量的增加,则圆环形夹板产生的最大位移值也逐渐下降,当螺栓连接为14 组时,产生的最大位移值为4.5 mm,对于主轴装置的整体结构来说,夹板的位移量较小,满足系统的强度需求。通过上述的分析可知,在提升机主轴装置的连接结构中,螺栓连接的数量越多,则主轴连接夹板受到的最大应力值最小,同时产生的最大位移量也最小。由此可知,在保证螺栓具有足够的拆装空间时选取的连接螺栓的数量越多越好,有利于改善主轴装置的性能,保证主轴连接的稳定性。3绍结语矿井提升机是煤矿进行开采重要的输送设备,对煤矿生产的物质及人员进行输送,保证煤矿的正常有序开采。主
11、轴装置作为提升机重要的承载构件,其承载性能对提升机的运行具有重要的影响。针对主轴装置的连接结构进行分析,确定其连接螺栓可采用的布置数量及结构形式,采用有限元仿真分析的形式对不同连接螺栓布置时的性能进行分析。结果表明,主轴装置连接采用的螺栓数量越多,则连接夹板受到的应力作用最小,且产生的位移量也最小,满足系统运行的需求,有利于提高主轴的承载性能,提高提升机运行的稳定可靠性,为煤矿的生产开采提供保障。参考文献1曾宝国,李小玲.基于ZigBee网络的矿井提升机主轴轴承状态监控系统J.煤矿机械,2 0 2 0,4 1(11):17 8-18 0.2薛鑫刚.矿井提升机恒减速液压制动系统设计及其特性分析J
12、.能源与节能,2 0 2 0(6):13 8-14 0.3贾清华.矿井提升机盘式制动器智能监测穴余液压制动系统的研发与应用J.同煤科技,2 0 2 0(4):5 9-6 0.4王长胜.关于矿井提升机卷筒装置结构优化的研究J.机械管理开发,2 0 2 0,3 5(7):10 2-10 3;16 2.5陈华新,刘贺伟,李娟娟,等.制动系统管理平台在矿井提升机改造项目的应用J.矿山机械,2 0 2 2,5 0(1):13-17.6周伯豪.基于交直交变频器的矿井提升机应用系统设计J.机械管理开发,2 0 2 2,3 7(1):2 5 3-2 5 5.7刘旭,朱宗玖,杨明亮.基于小波包与隐马尔可夫的矿井
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿井 提升 机主 螺栓 布置 方式 连接 性能 影响 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。