缠绕式水力割缝机传动系统参数优化分析

缠绕式水力割缝机传动系统参数优化分析缠绕式水力割缝机在矿井中完成对煤层割缝后,实现了煤层气体的抽放,然后由液压马达驱动传动系统,再由辊筒的旋转实现对无缝钢管的回收缠绕。实际工作中,无缝钢管可以推进到煤层中近百米,所以传动系统在回收无缝钢管时会受到很大的负载,严重时还会造成传动系统轮齿断裂,导致无缝钢管无法回收。

因此,开展对缠绕式水力割缝机传动系统的研究,对于保障煤层气开采具有重要意义。本文以太原理工大学研制和改进的缠绕式水力割缝机的传动系统为研究对象,分析了传动系统在负载力矩作用时的动力学特性,得到了传动系统的优化参数,为传动系统的改进提供了依据。

本文中具体研究内容有:(1)根据传动系统结构原理,利用Solidworks建立传动系统的参数化模型,导入到ADAMS中建立传动系统的虚拟样机模型。在施加速度相同情况下,分别分析传动系统在稳定负载和特殊负载作用时角速度、啮合力及频率大小,通过时域频域曲线分析特殊负载对传动系统动态特性的影响。

(2)利用ANASY中的CB模态计算,得到传动系统变速大齿轮的柔性化模型,在ADAMS中建立传动系统的刚柔耦合模型,通过仿真分析得出刚柔耦合下的传动系统动力学特性,与刚性体传动结果进行分析对比,并得出柔性体上最大应力应变节点及其时域曲线。(3)基于隐式动力学分析理论,在Workbeach中对传动系统第一级齿轮进行瞬态动力学分析,分别得出齿轮在不同负载、不同驱动速度、不同模数以及斜齿轮模型时的应力分布,通过分析最大应力得出齿轮传动时的理想参数。

(4)利用Pro/E建立辊筒的参数化模型,再对其进行模态分析,得出辊筒的前六阶固有频率。以辊筒第一阶固有频率和自身质量为优化目标,以辊筒的尺寸为

设计变量进行优化求解,通过响应曲面与灵敏度得出辊筒优化的影响因素,最后求解出辊筒设计变量的参数最优解。