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我國的煤炭的總儲量豐富，并且煤炭的存在條件復(fù)雜多樣，其中可以開采的薄煤層煤炭儲量約占全國煤炭總儲量的20%左右，為60多億。截割部作為采煤機重要的組成部分，采煤機滾筒受到的力直接作用在截割部殼體上，因此對其進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高其可靠性是非常必要的，多年來眾多學(xué)者在有限元分析方面進行了大量的研究。
本研究對某型號側(cè)臂傳動式薄煤層采煤機截割部進行受力分析，通過Pro/E軟件建立其三維實體模型，利用ANSYS Workbench軟件對結(jié)構(gòu)進行有限元分析，并對其進行設(shè)計改進，同時對截割部殼體進行了模態(tài)分析，為薄煤層采煤機截割部的設(shè)計、改進提供參考。
采煤機截割部殼體受到的載荷主要來自于滾筒的受力，采煤機滾筒受到牽引阻力F，截割阻力F和軸向力F的作用，截割部受力簡圖如圖所示。
在對截割部受力計算時，首先假設(shè)截割部電機通過傳動系統(tǒng)傳遞的功率被滾筒全部消耗，且將作用在截齒齒尖上的阻力分解為垂直于牽引速度方向的截割阻力以及與牽引速度方向相反的牽引阻力。
所研究的薄煤層采煤機的相關(guān)性能參數(shù)為：截割功率N=2x100 kW，滾筒轉(zhuǎn)速n=63.12 r/min，滾筒直徑D=1 m，截割部上擺角a=14.53°，截割部下擺角a=6.85°，螺旋滾筒端盤截齒的截割寬度L=0.17 m，螺旋滾筒的有效截深Lz=0.7 m。
建立實體模型時要盡量與實物接近。在此基礎(chǔ)上，要考慮實體模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性對ANSYS Workbench計算過程的影響，本研究過程中采用Pro/E創(chuàng)建截割部殼體的三維實體模型，在對殼體的實體建模過程中，考慮有限元分析軟件分析時的計算速度，忽略了部分不重要的倒角、凸臺以及螺紋孔等。截割部殼體模型如圖所示。
采煤機截割部殼體整體鑄造而成，材料為ZG35Mn，材料密度為7650 kg/m3，彈性模量為2.06xe5 MPa，泊松比為0.3。
因為分析的整個模型比較大，為了提高計算效率，設(shè)定的網(wǎng)格尺寸比較大，同時對模型的關(guān)鍵部位進行網(wǎng)格加密控制，使得網(wǎng)格劃分變得合理，用來調(diào)整分析計算準(zhǔn)確度同節(jié)點與單元數(shù)量的關(guān)系，減少分析計算所需的時間。網(wǎng)格劃分的結(jié)果如圖所不。經(jīng)過多次試算后，最終的實體模型劃分網(wǎng)格得到的單元總數(shù)為248386，節(jié)點總數(shù)419229。
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