采煤机中部槽极限工况下强度非线性分析-东南大学学报.PDF

第４４卷第３期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．３ 　 ２０１４年５月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｙ２０１４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１４．０３．０１５ 采煤机中部槽极限工况下强度非线性分析 廖　昕　 张建润　 冯　涛　 李　普 （东南大学机械工程学院，南京２１１１８９） 摘要：为了改善中部槽容易破损、成本高等问题，对某型号中部槽 哑铃销进行非线性有限元法 建模，并采用接触的方法分析采煤机在不同极限工况下的非线性运动．通过对比非线性接触变化 和力学特性，研究哑铃销与中部槽各自发生高度塑性变形时产生的相互作用．数值仿真结果表 明，哑铃销与槽体弧形侧接触部位受到的应力过大，中部槽弧形侧塑性形变量严重．以此建立优 化目标，对哑铃销与中部槽的结构尺寸进行数值优化匹配．结果表明：哑铃销轴中段部位半径减 小２０ｍｍ且槽帮弧形处厚度增加３０ｍｍ能够有效改善塑性失效行为；哑铃销发生断裂能够对 中部槽起到同步保护的作用． 关键词：哑铃销；中部槽；非线性运动；塑性变形；接触分析 中图分类号：ＴＨ２２７　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１４）０３０５３１０７ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｅｎｔｒａｌｇｒｏｏｖｅｏｆｃｏａｌ ｓｈｅａｒｅｒｕｎｄｅｒｌｉｍｉｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ＬｉａｏＸｉｎ　 ＺｈａｎｇＪｉａｎｒｕｎ　 ＦｅｎｇＴａｏ　 ＬｉＰｕ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｖｏｉｄｂｒｅａｋａｇｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｃｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｓｏｍｅ ｋｉｎｄｏｆｃｅｎｔｒａｌｇｒｏｏｖｅｄｕｍｂｂｅｌｌｐｉｎｉｓｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｍｏｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏａｌｓｈｅａｒｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｃｏｎｔａｃｔａｐｐｒｏａｃｈ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｉｇｈｐｌａｓｔｉｃｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｕｍｂｂｅｌｌｐｉｎｓａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｇｒｏｏｖｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｔａｃｔ ｖａｒｉｅｔｉｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｓａｔｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔｒｅｇｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｕｍｂｂｅｌｌｐｉｎｓａｎｄｔｈｅｇｒｏｏｖｅｃｕｒｖｅｄｗａｌｌｓａｒｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅ，ａｎｄｔｈｅｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓａｔｔｈｅｇｒｏｏｖｅｃｕｒｖｅｄｗａｌｌｓａｒｅｓｅｖｅｒｅ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｉｖｅｉｓｅｓ ｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｚｅｓｏｆｔｈｅｄｕｍｂｂｅｌｌｐｉｎｓａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｇｒｏｏｖｅｓａｒｅｍａｔｃｈｅｄｂｙｎｕｍｅｒ ｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｆａｉｌｕｒｅｂｅｈａｖｉｏｒｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｒａｄｉｕｓｏｆｔｈｅｄｕｍｂｂｅｌｌｐｉｎｓｈａｆｔｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｂｙ２０ｍｍａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅｇｒｏｏｖｅｃｕｒｖｅｄｗａｌｌｂｙ３０ｍｍ．Ｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｇｒｏｏｖｅｃａｎｂｅｐｒｏｔｅｃｔｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ