采煤机扭矩轴加载试验研究

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采煤机专用变频器的加载特性验证

额定电压Ｕ＝６）￣６０Ｖ。３加载试验工作原理
交流电动机的同步转速表达式为：
作者简介：康志芳（９４）女，西朔州人，理工程师，科，要从事自动化控制系统的设计和调试工作。１８一，山助本主
２１年第４期０１

康志芳，等：采煤机专用变频器的加栽特性验证
采煤机专用变频器的加载特性验证
康志芳，李强，程永吉
００３）３０２（太原矿机电气发展有限公司，山西太原
摘要：主要介绍了采煤机专用变频器的加载试验以及加载试验对变频器的特性验证。关键词：采煤机专用变频器；加载；特性验证
中图分类号：Ｄ２．：Ｍ３４６Ｔ４１６Ｔ４．文献标识码：Ｂ
用试测
变频器
负电｝加载机＝＝
加载试验台
ｉ
梭试频测变器
图ｌ变频器加载试验台的基本组成
加载试验特性验证时，要求被测试变频器启动平稳无冲击、连续运行工作可靠、抗干扰性能好及速度能够调节等。２采煤机专用变频器的特点采煤机专用变频器是采煤机牵引驱动部分的调速装置，由它控制牵引电机实现采煤机行走速度及行走方向的控制。变频器选用ＡＢ最新产品，功能多，保Ｂ护全，光缆通讯抗干扰，耐高温达到１５２ ℃，输入接口较多，应用宏较全，控制方便灵活，能适合于采煤机的运行特性。它采用直接转矩控制技术（Ｔ）ＤＣ控制电机，可以精确地控制鼠笼电机的速度和转矩，有具完善的电压选择和功率选择。ＴＢ（Ｉ－６／７频器参数如下：额定容量ＫＰＩ）６０１０变１０ｋＡ７Ｖ；输入电压６０Ｖ６；输出频率０Ｈ￣８ｚｚ０ｎ；总功率因数０９；短时过载电流１５：适配电机功．５．率９Ｗ０ｋ；底板温限７ ℃ ；过流跳闸３７；过压５．５跳闸１３．；欠压跳闸０６；压频比 ≥９％．５５；冷却方式为ＩＢ板水套冷却（中，额定电流Ｌ９，ＧＴ底其＝５Ａ

采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计

采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计作者：李敏来源：《装饰装修天地》2017年第21期摘要：采煤机截割电动机的空心轴中都会安置一个弹性扭矩轴，主要是运用花键把机械传动与电动机连接起来实现传动，进而完善采煤机的传动系统工作状态，确保传动系统的机械维护。

同时，扭矩轴的弹性能够在很大程度上减少传动系统所受到的外载荷冲击，进而加强设备运转的可靠程度。

热处理方式、传递载荷程度以及卸载槽的材料和尺寸的选择直接决定着扭矩轴的性能，因此，确保采煤机弹性扭矩轴功能设计的合理性具有十分重要的现实意义。

基于此，本文对采煤机弹性扭矩轴的动态分析及设计进行了详细地分析与探究。

关键词：采煤机；弹性扭矩轴；动态分析；设计1 采煤机截割部扭矩轴的作用与结构1.1 采煤机截割部扭矩轴的作用采煤机的总功率有70%～90%都是传递到截割部，所以截割部属于采煤机的核心部分之一，主要分为传动装置和工作机构两部分。

而截割部扭矩轴属于采煤机截割部中的重要组成部分之一，是用来与摇臂减速机构和电机相连接的电机输出轴。

弹性扭矩轴主要具备两个作用，一是一旦设备发生过载的现象时，它就会通过及时地扭断来确保采煤机减速器和电机的分离，进而保证电机和机械传动系统的顺利运行，避免发生不必要的损害；二是对减速器和电机发挥着重要的传递动力和缓冲的作用。

采煤机弹性扭矩轴功能的好坏直接对采煤机的生产效率和可靠性起着决定性的作用。

1.2 采煤机截割部扭矩轴的结构采煤机截割部扭矩轴的结构主要是由两端空心线外渐开的花键构成，与减速器和电机相连接。

电机轴主要是一根和转子相连接的空心轴，扭矩轴包含卸载槽的一端与电机的空心轴二者的花键进行相互连接，组成轴套式的基本结构，大部分结构隐藏在电机的空心轴内。

在截割部切割坚硬物体和岩石的时候，要求卸载槽具备机械过载的保护功能，避免电机过载的情况发生，所以采煤机卸载槽结构在截割部扭矩轴中占据着重要的地位，同时也是弹性扭矩轴设计的关键点，主要分为梯形卸载槽、U形卸载槽。

采煤机扭矩轴

采煤机扭矩轴
采煤机扭矩轴（torqueshaft）是用于传递动力和扭矩的主要机
械零部件，可以将燃料机或电机中产生的动力和扭矩传递到建筑物结构件或采煤机部件上，并且可以在整个采煤机系统中传递动力和扭矩。

二、采煤机扭矩轴的结构及原理
采煤机扭矩轴一般被加工成圆柱型，可用各种不同的表面处理工艺，如热处理、涂层和表面抛光等，以确保该扭矩轴具有耐高温、耐压、耐磨和耐腐蚀等特性。

扭矩轴的结构一般由轴体、孔、套筒和两侧的轴头等零件组成。

扭矩轴的工作原理是通过安装在扭矩轴上的传动带，将燃料机或电机的转矩从轴转移到轴头，然后再传递到采煤机的其他部件，实现动力和扭矩的传递。

三、采煤机扭矩轴的应用
采煤机扭矩轴可用于各种类型的采煤机上，如支架采煤机，铲装采煤机，筒装采煤机等。

采煤机扭矩轴也可用于建筑物和其它机械设备上，如楼梯，发电机，驾驶座等。

另外，采煤机扭矩轴也可用于汽车的驱动系统中，如发动机，变速箱，以及各种传动轴。

- 1 -。

对采煤机截割部扭矩轴的改进研究

对采煤机截割部扭矩轴的改进研究梁广【摘要】针对采煤机截割部扭矩轴存在剪切槽,容易损坏的缺点,提出了改进方案,对扭矩轴进行了改进.新的扭矩轴去掉了剪切槽,改为端齿结构,并设置了限位板.改进后,在采煤机截割部维护过程中,只需定期更换限位板即可,无需经常更换扭矩轴,节省了维护成本和维修时间.经过对改进后的扭矩轴进行理论上的分析论证,得出了改进方案是可行的.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2017(041)006【总页数】3页(P54-56)【关键词】采煤机;截割部;端齿结构;限位板;扭矩轴【作者】梁广【作者单位】西山煤电集团马兰矿,山西古交 030200【正文语种】中文【中图分类】TD421.6采煤机是煤矿开采中最常见的设备之一，对于煤矿的正常开采起着非常关键的作用。

在生产中，采煤机截割部的扭矩轴经常发生损坏，特别是在一些含夹矸较多的煤层的开采过程中，扭矩轴更容易损坏。

扭矩轴价格不菲，频繁更换扭矩轴会增加企业成本，不利于节能降耗。

要解决扭矩轴经常损坏的问题，首先要找到损坏的原因。

目前最常见的采煤机摇臂输入端的示意图见图1. 根据图1可以看出，采煤机上的动力传输为三相异步电动机2将动力传递给扭矩轴1，扭矩轴一端连接电动机，另一端连接摇臂传动部件，这样扭矩轴1就将电动机2的动力传递给摇臂内部的传动件。

由于扭矩轴是一个细长的轴结构，其中部还有一个剪切槽，这使得它成为采煤机结构中的一个薄弱的部件，很容易发生损坏，特别是当传动部件载荷较大时，被损坏的几率就更大。

在实际工作中，由于煤层中含有一定量的夹矸，再加上操作的原因，难免存在偶尔过载。

因此，扭矩轴断裂的情况时有发生。

为解决扭矩轴易于损坏的问题，通过研究，对扭矩轴的结构提出了改进措施，见图2. 该方案将原来的剪切槽改为端齿结构，并在结构的右端设置一个限位板。

改进后的扭矩轴具有过载保护功能，其原理如下：利用端齿盘传递扭矩时，齿间作用力存在一个轴向分力，当过载时，轴向分力产生的剪切应力会将限位板剪断，端齿就会脱开，从而断开传动链。

液力转矩加载试验方案研究

浆泵实际最大输出功率按式（1）计算可得
原6
原3
原3
N=25.9伊10 伊41.16伊10 伊10 =1066 kW跃819.2 kW。
忽略机械损失，则转盘转台输出功率等于泥浆泵输
将直径d0、泥浆重度酌、流量系数滋等常数用常数 K 表
示，则瞬时转矩为
3
T邑KQ 。
（6）
可见，瞬时转矩加载与泥浆泵排量的三次方成正比。
6
9 7 10
8
1.2.3 泥浆罐
由于转盘、变速器、泥浆泵运转过程中，除了机械摩
擦产生少量损耗以外，本身并不消耗能量，能量在这些设
备中仅发生了“传递”。根据能量守恒定律，由试验装置产
生的能量传至泥浆泵，产生的高能泥浆并经过调压装置
图4 液力转矩加载试验设备图
1.台架 2.电动机 3.减速箱 4.试验转盘 5.直角变速箱 6.泥浆泵 7.调压装置 8.泥浆罐 9.泥浆吸入管 10.泥浆排出管 11.转矩传感器
0 引言
随着近年来石油勘探开发技术的发展和钻采装备性
能要求的不断提升，传统石油钻采机械———转盘，也向着
大功率、大转矩方向迅速发展[1]。以某石油钻采设备制造公
司为例，目前研发的某型转盘，转台通径达60-1/2 in，齿轮
副传动比为4.5385，转台试验转速为100 r/min，最大工作转
矩为78 230 N·m，试验功率为819.2 kW。根据产品试验大
investigations of flexural wave propagation in periodic grid structures designed with the idea of phononic crystals[J].Chi原 nese Physics B,2009,18（6）:2404-2411.

采煤机牵引部加载试验台的全自动测试系统

力信号传送至中央控制室，实现液压系统的远程监控，使误动作可能性减少到最小，并可实现多次连续
试验，高了工作效率。提
被试件的功率及温度等数据通过传感器标准信
（ｈｎｈｉｅｅｒｈＩｓｔｔｏＣＥＳａｇａＲｓａｃｔｕｅｆＴＧ，Ｓａｇａ２１０，ＣｉａｎｉＣｈｎｈｉ０４１ｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｍｐｏｅｔｅｈｉａｎｐｃｉｎｌｖｌｏａｔｒｅｏｍａｃｅｔｏｈｅｓｅｒｈｕａｅｕｔｈｏｉｒｖｈｅｔｃｎｃｌｉｓｅｔｏｅｅｆｆｃｏｙｐｒｒｎｅｔｓｓｆｒｔｈａ￣ａｌｇｎｉ，ｔｅｆｎｗａｔｍａｉｎｔｓｉｇｓｓｅｅｕｏｔｅｔｎｙｔｍｏｕａｅｎｔｏｄｎｅｔｂｄｉｄｖｌｐｄａｅｎｓｍｍａｆｍａｙｅｒｏｆｈａｌｇｕｉａｉｇｔｓ— ｅｓｅｅｏｅｂｓｄｏｕｌｙｒｏｎｙａｓｐａｔｃｌｅｐｒｅｃｎｔｓｉｇａｔｅｅｅｃｏｓｍｉｒｔｓｙｔｍｓｒｃｉａｘｅｎｅｉｅｔｎｎｄｗｉｒｆｒｎｅｔｉｌｅｔｓｓｅ．Ｔｈｒｉｒｎｉｌｉｈａｅｗｏｋｎｇｐｉｃｐｅ，ｅｅｔｃｌｃｎｒｌｌｃｒａｏｔｏｉ
ＡｕｏｔｎＴｅｔｇＳｓｅｏｅｒｕａｅＵｎｔＬａｉｇＴｓ－ｅｔｍａｉｓｉｙｔｍｆＳｈａｓＨａｌｇｉｏｄｎｅｔＢｄｏｎ

11月17日采煤机摇臂扭矩轴断分析报告

12-2上101工作面7LS7采煤机摇臂扭矩轴断
分析报告
综采工区
2014年11月18日
12-2上101工作面7LS7采煤机右摇臂扭矩轴断
分析报告
一、分析时间：2014年11月17日中班
二、分析地点：综采工区会议室
三、参加分析人员：
廖武江、韩彦伟、魏永干及中班全体出勤人员
四、经过
2014年11月17日中班19:30采煤机准备在145#架处进窝，采煤机司机魏永干将右滚筒提升挑顶，到140#架时，煤机右滚筒碰触140#架护帮板，造成采煤机右摇臂扭矩轴断。

截至21:00更换完扭矩轴，影响生产1小时30分
五、原因
1、采煤机司机魏永干操作不当，是造成此次事故的直接原因；
2、采煤机挑顶滚筒容易触碰支架前梁和护帮板，是造成此次事故的间接原因；
六、预防措施
1、利用班前班后会及周一周四学习时间重点强调工作面设备存在隐患情况，熟悉设备性能及使用方法，提高现场操作水平、降低事故率。

2、首采工作面初期针对新环境新条件，重点加强设备检查检修力度，对设备可能出现的问题重点检查，提前处理。

3、深刻吸取此次事故教训，全面排查工作面设备，确保完好状
态，保证正常生产。

4、针对此次事故，对工作面设备配套情况进行改善，建议将鱼口改为加长鱼口，加大支架的梁端距。

七、处理意见
1、采煤机司机魏永干现场操作过程出现严重失误，是事故直接责任者，对采煤机司机杨福岗罚款 100 元。

2、生产一班班长韩彦伟是本班组现场安全生产第一责任者，对现场存在的安全隐患未及时排除，负有现场管理责任，对韩彦伟罚款100元。

综采队
2014年11月18日。

关于采煤机弹性扭矩轴功能设计的研究

减速器和电机进行分离，从而有效地避免了采煤机
件所能承受的力，进而造成传动系统的元部件受损，
所以传动系统中最薄弱的环节就是扭矩轴的卸载槽
设计，它应该起到对电动机和主传动系统的保护作
用。二是弹性缓冲。扭矩轴的弹性能够在很大程度上
关于采煤机弹性扭矩轴功能设计的研究
王正廷
（晋煤集团寺河矿，山西摘晋城０４８４００）
要：阐述了采煤机弹性扭矩轴的研究意义与目的，介绍了采煤机截割部扭矩轴的作用与结构，分析了采煤
扭矩轴功能设计文献标识码：Ａ文章编号：１００３ — ７７３Ｘ（２０１７）０６ — ０００５ — ０２
状态，确保传动系统的机械维护。它不仅仅对机械传
动系统与截割电动机之间发挥着传递动力和功率的作用，还具备其他两种独特的作用：一是过载保护。旦截割部发生严重超载的情况时，就会超出传动
一
器和电机二者之间，共具备两种作用：一是保护过载机械的安全，一旦有设备过载，它就会迅速将采煤机
总第１７０期２０１７年第６期
机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ
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采煤机扭矩轴加载试验研究

采煤机扭矩轴加载试验研究作者：周海峰等来源：《价值工程》2014年第05期摘要：通过模拟采煤机工作实际工况，对扭矩轴进行加载试验，测试出被试件屈服扭矩和断裂时的最大扭矩、及断裂时的相对扭转角。

验证扭矩轴安全系数在设计上与试验结果是否相符，对扭矩轴设计具有很好的指导意义。

关键词：扭矩轴；扭矩；扭转角中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0027-020 引言采煤机扭矩轴作为截割扭矩轴[1]传动系统的弹性缓冲装置，安装在截割电机空心轴内两端，在传动系统中的作用以及结构应具备以下几个方面的性能：弹性缓冲，过载保护，传递动力。

其合理设计对采煤机截割部传动件强度保护有很大意义。

1 试验概述测试对象：采煤机截割部扭矩轴如图1；测试项目：静扭试验；试验工况：对被试件均匀缓慢加载扭矩，测试及记录屈服扭矩Ms和断裂时的最大扭矩Mb，断裂时的相对扭转角？准。

试验仪器：①扭矩倾角传感器：测量加载扭矩；②倾角传感器：扭转角测量；③计算机及采集卡：记录实验数据；④无限接收器：测量应变；⑤数码相机：图像采集；⑥加载直流电机：控制输入转速；⑦减速机：降低输入转速、转矩。

2 试验方法采用直流电机（355Kw）输出转速（100r/min）用以被试件单位时间转角的方法控制进行加载，通过无限接收器及扭矩传感器记录输入转矩，通过倾角传感器记录扭转角度。

动力传动路线为：直流电机—万向节联轴器—扭矩传感器—万向节联轴器—直齿减速机（速比80）—扭矩轴—固定板，通过减速机串联用以降低被试件单位时间扭转角度。

扭矩传感器安装在两减速机之间，用以降低扭矩传感器量程。

应变片无限接收器及倾角传感器安装在被试件上，用以直接采集出被试件应变扭矩值及扭转角度。

通过试验如图2，测试被试件屈服扭矩Ms和断裂时的最大扭矩Mb 、及断裂时的相对扭转角？准。

3 试验状况采煤机截割部扭矩轴如图3静扭试验时，两端花键固定，逐步加载扭断扭矩轴如图4。

薄煤层采煤机行走机构扭矩轴的强度分析

80科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald薄煤层采煤机的扭矩轴一端与牵引行星减速器行星架的内花键相联,将行星架输出动力传给驱动轮。

在工作时经常出现过载,采煤机的行走扭矩轴会首先断裂,因此扭矩轴的材料选择也是非常关键的,所以扭矩轴的强度校核对整个采煤机的行走起关键的作用。

本文借助solidworks软件对扭矩轴进行有限元分析,进一步分析扭矩轴的应力分布状态,从而掌握扭矩轴的力学性能。

1 薄煤层采煤机行走机构扭矩轴的应用薄煤层采煤机的扭矩轴在整个牵引机构中起着联接与传递扭矩的作用,对整个采煤机的行走起着至关重要的作用。

当薄煤层采煤机在截割作业时,如遇到截矸石、或当其中的一个行走电机出现故障不作业时,而此时只能靠一个牵引电机来驱动整个采煤机的行走,这时的行走阻力很大。

行走电机会出现过载,驱动轮处的扭矩轴超过额定载荷时会首先断裂,这样对传动结构起过载保护作用。

2 初步确定扭矩轴的结构参数的薄煤层采煤机行走机构扭矩轴为空心轴,选定扭矩轴的材料为:20Cr 2Ni 4A、屈服强度:1080MPa;材料的扭转屈服点强度为:594108055.0 MPa;牵引电机功率:22kW,电机的转速:1456r/min,牵引机构的总传动比:131.5,电机功率:08.1998.096.02232 P k W扭矩轴转速:07.115.1311456n r/min 扭矩轴的转矩:Nmm 78.1645591707.1108.199550000T 3 扭矩轴强度计算及solidworks有限元分析3.1扭矩轴强度安全系数的计算(1)扭矩轴中心孔径: 1d 18轴中间卸荷槽处的外径:53 d ;扭转应力:MPa 560)34.01(5378.164559175)1(54343maxаd T τ式中max τ——扭矩轴的最大扭转应力,MPa;T ——扭矩轴的转矩,N m m ;а——空心轴的内径1d 与外径d 的比值,dd 1所以安全系数:594÷560＝1.06;(2)扭矩轴中心孔径: 1d 18轴的外径:62 d ;扭转强度:MPa 348)29.01(6278.164559175)1(54343maxаd T τ式中max τ——扭矩轴的最大扭转应力,MPa;T ——扭矩轴的转矩,N m m ;а——空心轴的内径1d 与外径d 的比值,dd 1所以安全系数:594÷348＝1.7;满足设计要求,即离合器处的扭矩轴过载3.2利用solidworks 对扭矩轴进行有限元分析通过solidworks三维软件对薄煤层采煤机的扭矩轴进行结构设计,轴上设有卸荷槽、卸荷槽处两端圆角过渡,减小应力集中,两端外花键;画出三维图形建模。

扭矩轴可靠性设计与在采煤机上的运用

扭矩轴可靠性设计与在采煤机上的运用摘要：扭矩轴作为采煤机中关键的部位零件，自身的性能和设计对采煤机后续的使用操作有着至关重要的影响。

本文对采煤机上扭矩轴可靠性设计与实际运用进行分析和探讨，结合实际情况，参考扭矩轴的功能结构，用系统建模的方式进行参数分析，为扭矩轴的可靠性设计和在采煤机上的实际运用提供一定参考价值。

关键词：扭矩轴；可靠性设计；采煤机引言：扭矩轴是采煤机切割传动操作系统中的重要零件构成部位，当扭矩轴受外力影响而发生断裂后，将会丧失自身的内在特性。

为了进一步满足国内日益增长的煤炭需求，有效降低采煤机磨损和故障等问题发生的频率，需要进一步提高采煤机内在关键零件的可靠性设计，为采煤机的开发应用和整体性能提供可靠保障。

一、扭矩轴的可靠性设计分析扭矩轴作为采煤机上的其中一个零件，内里空心，轴外以花键为表现，且其中一侧有着U型或者V型的结构卸荷槽，从而便于缺口效应的产生，避免因为负荷太重而造成重要零件的损坏。

扭矩轴的破坏形式以扭转破坏为主，要想进一步衡量生产出来的扭矩轴自身承载和产生断裂的承受范围，需要在生产出扭矩轴之后，确定好能够造成破坏的最大扭矩，进而确保其可以在日常运转中发挥出自身的强大潜在能力，同时也能够及时对出现过载的系统以断裂的方式进行保护，避免采煤机内部至关重要的其他零件因为过载而遭到损坏，不仅有效避免维修成本的增加，还进一步提高了煤矿采掘的整体工作效率，为社会主义现代化建设事业的发展做出重要贡献。

而扭矩轴在进行设计和生产过程中，需要精准确定好破坏扭矩的位置，并结合静力学和整体结构等相关分析数据，选择出最符合采煤机稳定运转的合适应力和开口角度。

因为涉及到采煤机开采煤矿时，遭遇到的环境因素会不定时出现变动，因此扭矩轴的可靠性设计需要在结合实际情况的过程中，并将时间变化所产生的荷载情况以数据的方式进行记录，并通过建设相关模型的方式，将扭矩轴可能承受的不同作用力进行模拟化展现，帮助进一步明确扭矩轴的实际工作情况。

采煤机扭矩轴的扭断理论算法与试验研究

采煤机扭矩轴的扭断理论算法与试验研究
徐鹏;王甜;刘春生
【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》
【年(卷),期】2024(34)2
【摘要】针对滚筒式采煤机扭矩轴的传统理论设计方法和工况条件与实际工作中的差异性问题,采用弹塑性变形分析方法建立扭矩轴的扭断修正模型,利用试件扭断试验验证理论模型的准确性,通过正交试验分析影响扭断参数的因素,给出符合实际的弹塑性抗扭截面模量算法。

结果表明,加载方式对扭断时极限扭矩值影响显著,所占比重达到63%,卸荷槽半径影响不显著,依据试验结果在扭断理论公式中增加加载影响因子,确定了慢速加载、快速加载和振荡加载的影响因子系数分别为1、0.99和0.96。

扭矩轴扭断试验真实反映了扭矩轴断裂的实际工作状态,通过试验研究所修正的扭矩轴扭断理论算法,对规范扭矩轴的理论设计提供了参考。

【总页数】7页(P216-222)
【作者】徐鹏;王甜;刘春生
【作者单位】黑龙江科技大学机械工程学院;黑龙江科技大学安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD421.5
【相关文献】
1.采煤机扭矩轴扭断参数的神经网络算法辨识
2.采煤机扭矩轴加载试验研究
3.基于正交试验的采煤机扭矩轴结构参数优化研究
4.滚筒式采煤机扭矩轴改进设计与应用研究
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