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刮板输送机驱动链轮的参数化及其优化精
煤矿机械CoalMineMachineryVol.30No.12Dec.2009
第30卷第12期2009年12月
设有安全保护阀,可保证整个液压系统在额定压力内工作。
4承载能力分析
本悬臂式井下有轨运输车复轨器具有结构简单,移动方便,能在井下巷道狭小空间作业等优点。
但是由于其举升装置采用悬臂式,所以需要对其复轨时的承载受力进行分析,以确保安全性。
本复轨器主要目的是复轨总重5t以下的运输车,承载5t以上即可。
以最大承载10t进行计算,假设受力均匀,其在作业状态下受力如图6所示。
图6复轨器作业时的受力状态
将该受力进行简化,复轨器受弯矩Me、承载力F1、及举升力F2的作用,如图7所示。
图7简化复轨器受力图
经计算Me=23.52kNm,承载力F1=98kN,举升力F2=98kN。
经校核(略,满足强度要求。
5结语
本设计克服了煤炭企业有轨运输车复轨工作点高度等诸多问题,体积小、轻便、使用方便;针对现有复轨器的优缺点,克服了井下脱轨运输车在复轨过程中发生倾斜导致货物侧翻等二次事故或横移中受到最大阻碍而导致的板缸分离和倒覆事故。
对提高煤炭企业生产效率和生产安全有重要意义。
参考文献:
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2007,20(3:
51-53.
[6]吴振邦,王晋刚,张建明.研制新型救援装备适应我国铁路发展
要求[J].京铁科技通讯,2003(3:
10-12.
作者简介:
蒋一斌(1987-,江苏苏州人,中国矿业大学机电工程学院本科生,机电工程与自动化专业,参与了本井下有轨运输车复轨器的开发研究顶目,电子信箱:
xuyibinaix@.
收稿日期:
2009-08-03
350
50
250
F1
F2
2505050
Me
F2F1
刮板输送机驱动链轮的参数化及其优化
李晓齐1,毛君1,赵勇2,杨刚雷2
(1.辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000;2.中煤张家口煤矿机械有限责任公司,河北张家口075000
摘要:
对刮板输送机驱动链轮外形及其相关尺寸进行设计计算,利用Pro/E的二次开发工具Program建立了三维参数化模型,以尺寸间相互的数学关系进行零件尺寸驱动,实现不同尺寸和齿数的链轮自动生成,并利用行为建模(BMX功能对关键部位进行灵敏度分析和可行性分析,使模型尺寸优化,大大提高了准确性,缩短了开发周期。
关键词:
刮板输送机;链轮;Pro/E;参数化;行为建模
中图分类号:
TD528;TH227文献标志码:
A文章编号:
1003-0794(200912-0003-03
ParameterizationandOptimizationforDrivenSprocketofAFC
LIXiao-qi1,MAOJun1,ZHAOYong2,YANGGang-lei2
(1.LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China;2.ChinaCoalZhangjiakouCoalMiningMachineryCo.,Ltd.,
Zhangjiakou075000,China
Abstract:
Thesizeandrelatedofarmoredfaceconveyordrivesprocketaredesignedandcalculated,usesthePro/EsecondarydevelopmenttoolsProgramestablishedathree-dimensionalparameterizedmodel.Accordingtothesizeofthemathematicalrelationshipbetweenpartstoachievethesize-driven,differentsizeandnumberofteethofthesprocketcouldautomaticallygenerated.AndusethefunctionofBehavioralModelingExtension(BMXtocarryoutasensitivityanalysisandfeasibilityanalysisonthekeypositions,sothatthemodel-sizeoptimization.Itimprovesaccuracyandshortensthedevelopedcycle.
Keywords:
armoredfaceconveyor(AFC;sprocket;Pro/E;parameterization;BMX
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3
前言
刮板输送机是煤矿主要的机械化运煤和卸煤设备,依靠链传动进行传运。
因此驱动链轮的设计对输送机的传动性能、生产效率和寿命有着至关重要的作用,链轮的齿形设计不合理,链轮与链环啮合不稳定或者产生较大冲击载荷,就会产生较大振动和噪声及脱链和加速磨损。
本文利用三维机械设计软件Pro/E的参数化功能对链轮进行三维参数化设计,行为建模功能对模型进行可行性分析和优化,减少链轮的重复建模时间,提高效率。
1模型参数和相互关系的确定(1主要影响因素
模型参数的确定对于参数化具有决定性作用,
要求参数间关系表达清晰,逻辑严密。
链轮传动主要部件是圆环链,链有一处断裂或者损坏将会影响整个刮板输送机的工作。
链轮的齿数影响整个刮板输送机的传动效率、外形尺寸和机械强度,可以根据整机的传动性能、尺寸和本身的材料来选取,通常选择5~10。
建立主要数学关系式,为参数化建模提供理论依据。
(2主要参数及关系式
链轮齿数N;圆环链公称节距p;圆环链公称直径d;圆环链最大外宽b。
链轮节距角θ=180°
链轮节圆直径
D0=
psin(90°/N+p
cos(90°/N姨链轮外径
De=D0+2d
链轮立槽直径
Di=ptg(90°/N
+dtg(90°/N-b-5齿形圆弧半径(参考值R1=p-1.5d
齿根圆弧半径
R2=0.5d
链窝平面圆弧半径(参考值,优化确定
R3=p-2d
立环槽圆弧半径
R4=0.5d
齿根部圆弧半径(参考值R5=0.5d齿顶部圆弧半径(参考值R6=0.5d
链轮立槽宽度l=d+δ(δ取8~10
链窝长度
L=1.075p+2d
链轮中心至链窝底平面的距离
H=12
ptg(90°/N
-dtg(90°/N-姨
姨
d链窝中心距离A=1.075p+d(参考值齿厚度
T=(2H+dsin180°N-Acos180°N
+d
(参考值
链窝间隙M(用来限制齿厚度。
2基于Pro/E的三维模型的实现
参数化设计是指用一组参数来约束尺寸关系
建立模型。
Pro/E是最典型的参数关系式。
Program是程序化建模软件,其二次开发工具Pro/Program保证相对的位置关系和约束,从而产生零件化工具,以尺寸驱动灵活改变关联尺寸实现图形的变化,在尺寸间建立数学关系。
输入一些影响链轮尺寸和链窝尺寸的关键参数,包括圆环链的主要参数,通过输入变量和关系约束零件尺寸,主要步骤:
(1设置输入参数和关系式
关系式是定义符
号和参数关系的数学表达,是参数之间的设计联系,驱动改变关系来改变模型。
添加的关系式能够完全约束所有尺寸之间的关系。
利用Program和关系式(Relations工具确立,写入符合Pro/E表达格式的数学表达式;
(2构造轮廓曲线根据尺寸间相互关系构造
轮廓线。
要建立精确的模型,必须先确定精准的轮
廓曲线;
(3生成实体模型
参数驱动如图1所示。
图1
链轮实体模型
3链轮模型优化
Pro/E首创了行为建模技术BMX(BehavioralModelingExtension,它是一个功能扩展模块,使最
原始的手动重复求解变成智能寻求最佳解决方案。
行为建模主要是在参数化作用下,经过约束设定,利用分析特征对模型的曲线、曲面、物理性质、运动等进行测量,从中找出合适的模型参数。
可以完成创建基于模型测量和分析的参数,测量和分析集合
图元,创建符合特殊要求的测量新类型,分析变量尺寸和参数改变时测量参数的行为,自动查找满足所需模型行为的尺寸和参数值,分析指定设计空间内测量参数的行为。
(1建立分析特征
选取测量量为距离,链轮中心轴线为基准线,
以链轮链窝的中心轴线作为另一条轴线,计算两者的距离为100.864,如图2,在链轮的模型树下就会
第30卷第12期
Vol.30No.12刮板输送机驱动链轮的参数化及其优化———李晓齐,等
2
2
4
产生一个特征参数。
图2
测量
(2参数敏感度分析
链轮与链环啮合工作,链窝处容易发生变形,因此要分析链轮链窝直径处随尺寸变化的敏感度,分析计算的对话框及灵敏度曲线如图3所示。
图3参数敏感度分析
参数选择既可以是尺寸也可以是参变量。
每个尺寸和参变量都要给定其值的变化范围,其中R=9,取值范围在4~15进行灵敏度分析。
在“需放样的参数”栏中输入一个或多个已经定义的“分析特征”。
在“步数”栏中输入所有参数在给定的“值域”分段数目。
此外,也可以根据情况对其他尺寸进行分析以确定最佳形状。
(3可行性和最优化分析执行可行性研究来论证将重心与旋转轴之间的距离设置为零是否可行,如果存在解决方案,那么执行优化研究。
系统会在满足所有约束的指定范围内查找一组尺寸值,如果找到解决方案,则模型的显示将会改变,以显示按新值修改的尺寸。
可以接受这些新的尺寸,也可以撤销改变并将模型返回到可行性研究之前的状态,在满足所有约束的可行性研究中可能有多种解决方案,系统将归结到一种
解决方案。
4结语
链轮参数化模型的建立,实现了尺寸的自动驱
动,并且将其尺寸进行优化分析,对模型的物理特性分析,大大提高了设计质量和效率,具有很强的实用性,同时为进一步研究链轮的应力分析,结构分析和装配仿真奠定了基础。
参考文献:
[1]张继春.Pro/ENGINEER二次开发实用教程[K].北京:
北京大学
出版社,2003.
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机械工业出版社,2004.
[5]徐国斌.Pro/ENGINEERWildfire在企业的实施与应用[M].北
京:
机械工业出版社,2006.
作者简介:
李晓齐(1984-女,辽宁大连人,硕士研究生,辽宁工程技术大学,电子信箱:
lxq_5477@.
收稿日期:
2009-06-
26
煤矿机械
CoalMineMachinery
Vol.30No.12
Dec.2009
第30卷第12期2009年12月
2种圆柱齿轮接触强度计算的比较与分析
袁
敏
(煤炭科学研究总院上海分院,上海200030
摘要:
通过对2种圆柱齿轮接触强度计算公式(国标GB/T3480-1997和俄罗斯标准
ГОСТ21354-75的推导,结合实例,比较分析2种计算方法的共性与差异,以便更好地在工业生产中
应用。
关键词:
圆柱齿轮接触强度;GB/T3480-1997;ГОСТ21354-75中图分类号:
TH132.417
文献标志码:
A文章编号:
1003-0794(200912-0005-04
CompareandAnalysisofTwoCalculationsofCylindricalGear
SurfaceDurability
YUANMin
(ChinaCoalResearchInstituteShanghaiBranch,Shanghai200030,China
Abstract:
Bythederivationofthetwocalculationsaboutcylindricalgearsurfacedurability[GB/T3480-1997(ChinaandГОСТ21354-75(Russia]andcombiningpracticalexamples,itanalysesthesamenessanddifferenceofthetwocalculationmethodstoconveniencetheapplicationofindustrialproduction.
Keywords:
cylindricalgearsurfacedurability;GB/T3480-1997;ГОСТ21354-750
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- 输送 驱动 链轮 参数 及其 优化