唐山曹妃甸实业港务有限公司从2005年以来,一期矿石码头已投产十多年,码头拥有的2500t/h桥式抓斗卸船机长期连续工作,减速机中各个轴承已开始出现疲劳损坏,且更换周期越来越短,造成设备的反复长时间停机维修,极大的影响了公司的生产效率。为了延长减速机的工作寿命,本课题针对太阳轮与行星架间装配形式设计的不足,对卸船机行星差动机构的结构进行了改造设计,从而提高了卸船机整机运行的安全性和可靠性。主要内容包括:首先根据行星差动机构的装配图绘制了传动系统机构运动简图,分析了抓斗起升/开闭和小车运行机构的传动原理。针对差动机构的4种运动形式分别进行了运动分析,求解了不同运动形式下起升/开闭卷筒的运动转速和太阳轮与行星架间的相对运动关系。然后根据抓斗卸船机的差动机构功能包的组成和失效形式,分析了其失效的主要原因,给出了深沟球轴承所受轴向载荷的来源和载荷性质;完成了差动机构的改进设计,将太阳轮和行星架间的深沟球轴承舍弃,采用球面顶块式结构来提高太阳轮的承载能力。根据流体动压润滑理论推导了球面顶块点接触弹流润滑的基本方程,通过ANSYS workbench流固耦合有限元分析模型。选择单向流固耦合分析方法,说明了耦合面上油膜压力分布,研究了润滑油流动的速度方向与变化规律,并求解了球面处等效应力与应变。根据有限元分析结果分析了润滑油黏度和相对运动速度对油膜压力和流场的影响。最后通过对改造前、后设备运行时间的跟踪观察,发现在同等工作条件下,改造后的设备太阳轮齿面未发现异常。实践证明了结构改造的合理性,通过结构改造可提高差动机构的强度与使用寿命,同时降低了卸船机的整机故障率,提高了其工作效率。