基于DEM-MFBD双向耦合技术的采煤机摇臂壳体疲劳寿命预测

TD421; 采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能.为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿 17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Ele-ment Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件ED-EM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载.在Recur-Dyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 51; no. z2; pp. 252 - 258
Main Authors 赵丽娟, 杨世杰, 张海宁, 韩立国
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新 123000 2023
Subjects
rocker arm shell
DEM-MFBD双向耦合技术
Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics(DEM-MFBD)bidirectional coupling technology
rigid flexible coupling simulation
刚柔耦合仿真
采煤机
摇臂壳体
fatigue life
疲劳寿命
shearer
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Summary:TD421; 采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能.为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿 17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Ele-ment Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件ED-EM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载.在Recur-Dyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命.利用专业绘图软件Origin绘制 2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好.结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速 83.5 r/min,截深 600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为 230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为 8.3215×106 次.本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考.
ISSN:0253-2336
DOI:10.13199/j.cnki.cst.2022-1908