薄煤层采煤机摇臂减速器的齿根弯曲可靠性分析与优化策略

本文主要探讨了薄煤层采煤机摇臂减速器的可靠性研究，针对MG2×100/452-BWD型薄煤层采煤机的减速器，由于薄煤层采煤机在空间限制下需要满足高强度和高可靠性的设计要求，特别在截割煤过程中，齿轮承受的冲击载荷随煤层硬度变化而变化。研究者利用ANSYS/PDS模块进行三维动态齿轮齿根弯曲强度的可靠性分析，旨在揭示不同工况条件下齿根应力、安全系数与可靠性的关系。 首先，文章强调了在串联传动系统中，若某部分可靠性低，将直接影响整个系统的可靠性，因此对各级齿轮进行详细评估。通过分析，发现第三级和第四级齿轮的安全系数低于1，表明它们是系统中的薄弱环节，特别是当工作条件恶化时，安全系数可能会进一步降低。为了提高这些齿轮的可靠性，研究聚焦于第三级齿轮，通过有限元模拟提取齿根的最大弯曲应力值，并利用ANSYS的APDL参数化设计语言建立齿轮模型进行动态仿真。 可靠性设计的思路是利用ANSYS的两个关键模块：强度有限元分析和概率设计。首先，通过APDL创建齿轮的三维有限元模型，模拟齿轮在实际工作过程中的应力分布，获取齿根的最大弯曲应力值，这是可靠度分析的基础。然后，利用PDS模块的蒙特卡罗法进行概率设计，通过大量随机抽样计算，评估齿轮在各种随机载荷下的失效概率，从而得出齿轮的可靠度。 极限状态函数G_F的构建采用公式G_F=MAX_F-MAX_STRESS，其中MAX_F代表试验齿轮的弯曲强度极限，MAX_STRESS则是齿根的最大弯曲应力值。通过这种方法，研究人员能够量化齿轮的性能并识别可能的失效风险，以便进行针对性的优化设计，提高薄煤层采煤机摇臂减速器的整体可靠性和耐用性。 总结来说，本文的核心内容围绕薄煤层采煤机减速器的关键部件——齿轮，通过ANSYS/PDS技术进行深入的可靠性分析，以期为提升采煤机在复杂工况下的稳定运行提供科学依据和技术支持。这项研究对于提高煤炭开采行业的机械效率和安全性具有重要意义。