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摘要：模拟采煤机实际工况，运用UG NX8.0有限元分析方法，通过对销轨轮的受力分析，计算出采煤机在受到最大牵引力的情况下，销轨轮的受力以及变形是否符合设计要求。
关键词：采煤机 销轨轮 有限元分析 最大牵引力
中图分类号：TD421. 6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-634-02
0 引言：
销轨轮是930KW采煤机的关键零件，属于易损件，其可靠性和使用寿命直接影响采煤机的生产效率。由于井下工作环境恶劣，工况条件复杂，为了保证采煤机可靠平稳的运行，对销轨轮进行受力分析，利用有限元接触分析来计算销轨轮在正常工作情况下的轮齿变形是否符合设计要求，并验证设计方案的可行性。用高级有限元软件NX8.0对销轨轮相關机构进行分析计算，计算销轨轮从齿轮传递扭矩后在销排上行走时的受力和变形情况，通过计算校核其强度。
1 模型受力分析：
销轨轮机构主要由一根主轴、两个轴承、一个轴套、以及前后端盖组成。两个部件由一根主轴连接。外牵引齿轮与齿轮啮合传递扭矩，再通过花键传递给销轨轮。其中由两个轴承定位支撑。销轨轮机构装配图如图1所示。
2 有限元分析：
（1）建模并理想化几何模型
分别对销轨轮、齿轮、销排进行网格划分，分别将链轮与销排啮合的一对齿网格划分密点。单元类型、大小、数量以及节点数量如下表所示：
新建装配有限元模型，把各部件有限元模型分别映射进去。
（2）边界条件及载荷
模拟真实情况，销轨轮和销排啮合的齿做接触，静摩擦系数为0.15。花键处传递扭矩，用粘合。由于只有纯剪切力产生，因此将齿轮内孔做销钉约束，只释放旋转。销排底座两个孔通过销轴和固定在地面的刮板机相连，也做销钉约束。当销轨轮的最大输出切向力为375KN时，由于齿轮和销轨轮的分度圆直径不同，计算得齿轮受到的切向力F=325000N；销轨轮的边界条件和载荷加载情况如图3所示。
3 计算结果
（1）位移分析
计算结果显示，销轨轮机构最大位移0.702mm，位移云图如图4所示。
（2）应力分析
由图可得，销轨轮应力最大在齿面啮合处为793.3MPa。根据齿面淬火硬度HRC在48～55范围内时，由接触疲劳极限MQ曲线可知σH=1150MPa，齿面接触疲劳安全系数为1.45。齿根处的应力最大在576.7MPa左右，而销轨轮所用材料40CrNiMoA的屈服强度σs为835MPa，强度安全系数为1.4。满足强度要求，方案可行。应力云图如图5～6所示。
参考文献：
[1]李景涌. 有限元[M]. 北京：北京邮电大学出版社，1998.
[2]程居山. 矿山机械[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2005.
[3]陶驰东.采掘机械[M]. 北京：煤炭工业出版社，1985
[4]成大先，王德夫.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2004.
作者简介：刘云连（1987-），女，汉族，山西岚县人，助理工程师，2010年毕业于太原科技大学机械设计制造及其自动化专业，现为太原重机煤气设备工程公司设计所助理工程师，从事设计工作。
关键词：采煤机 销轨轮 有限元分析 最大牵引力
中图分类号：TD421. 6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-634-02
0 引言：
销轨轮是930KW采煤机的关键零件，属于易损件，其可靠性和使用寿命直接影响采煤机的生产效率。由于井下工作环境恶劣，工况条件复杂，为了保证采煤机可靠平稳的运行，对销轨轮进行受力分析，利用有限元接触分析来计算销轨轮在正常工作情况下的轮齿变形是否符合设计要求，并验证设计方案的可行性。用高级有限元软件NX8.0对销轨轮相關机构进行分析计算，计算销轨轮从齿轮传递扭矩后在销排上行走时的受力和变形情况，通过计算校核其强度。
1 模型受力分析：
销轨轮机构主要由一根主轴、两个轴承、一个轴套、以及前后端盖组成。两个部件由一根主轴连接。外牵引齿轮与齿轮啮合传递扭矩，再通过花键传递给销轨轮。其中由两个轴承定位支撑。销轨轮机构装配图如图1所示。
2 有限元分析：
（1）建模并理想化几何模型
分别对销轨轮、齿轮、销排进行网格划分，分别将链轮与销排啮合的一对齿网格划分密点。单元类型、大小、数量以及节点数量如下表所示：
新建装配有限元模型，把各部件有限元模型分别映射进去。
（2）边界条件及载荷
模拟真实情况，销轨轮和销排啮合的齿做接触，静摩擦系数为0.15。花键处传递扭矩，用粘合。由于只有纯剪切力产生，因此将齿轮内孔做销钉约束，只释放旋转。销排底座两个孔通过销轴和固定在地面的刮板机相连，也做销钉约束。当销轨轮的最大输出切向力为375KN时，由于齿轮和销轨轮的分度圆直径不同，计算得齿轮受到的切向力F=325000N；销轨轮的边界条件和载荷加载情况如图3所示。
3 计算结果
（1）位移分析
计算结果显示，销轨轮机构最大位移0.702mm，位移云图如图4所示。
（2）应力分析
由图可得，销轨轮应力最大在齿面啮合处为793.3MPa。根据齿面淬火硬度HRC在48～55范围内时，由接触疲劳极限MQ曲线可知σH=1150MPa，齿面接触疲劳安全系数为1.45。齿根处的应力最大在576.7MPa左右，而销轨轮所用材料40CrNiMoA的屈服强度σs为835MPa，强度安全系数为1.4。满足强度要求，方案可行。应力云图如图5～6所示。
参考文献：
[1]李景涌. 有限元[M]. 北京：北京邮电大学出版社，1998.
[2]程居山. 矿山机械[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2005.
[3]陶驰东.采掘机械[M]. 北京：煤炭工业出版社，1985
[4]成大先，王德夫.机械设计手册[K].北京：化学工业出版社，2004.
作者简介：刘云连（1987-），女，汉族，山西岚县人，助理工程师，2010年毕业于太原科技大学机械设计制造及其自动化专业，现为太原重机煤气设备工程公司设计所助理工程师，从事设计工作。