發(fā)布時間：2019-11-09 19:54

【摘要】：扭矩軸式過載離合器是采煤機截割部電機的保護機構(gòu)之一，在采煤過程中起到傳遞動力、吸振減振和過載保護等作用。作為采煤機上截割部電機過載保護的關(guān)鍵零件，扭矩軸在開采過程中的需求量可觀。以往扭矩軸主要依賴進(jìn)口，在采購價格上始終受制于人，不能自主，需要煤炭企業(yè)大量的資金投入。因此，實現(xiàn)扭矩軸從設(shè)計到生產(chǎn)的國產(chǎn)化具有重要意義。 為了實現(xiàn)扭矩軸的國產(chǎn)化，大量科研機構(gòu)和科研人員從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱處理工藝的制訂等角度對扭矩軸的參數(shù)和性能進(jìn)行了分析和研究，并取得了一些成果。目前，國內(nèi)在扭矩軸的設(shè)計方面缺乏經(jīng)驗和規(guī)范，特別是在扭矩軸卸荷槽處應(yīng)力的計算和斷裂判據(jù)的確定上依然不夠合理，導(dǎo)致國產(chǎn)扭矩軸在穩(wěn)定性和可靠性方面與進(jìn)口件相比仍存在著一定的差距。 本文通過分析扭矩軸的結(jié)構(gòu)特點和斷裂時的應(yīng)力狀態(tài)，指出了以往應(yīng)用材料力學(xué)理論在設(shè)計扭矩軸時的局限性，提出在對扭矩軸進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)引入彈塑性理論來提高設(shè)計的準(zhǔn)確性；通過對進(jìn)口扭矩軸材料的化學(xué)成分進(jìn)行分析，選擇42CrMo來試制扭矩軸，并根據(jù)材料的特性和結(jié)構(gòu)特點制定了相應(yīng)的熱處理工藝；為了獲得熱處理后的材料性能，將42CrMo制成試件并進(jìn)行試驗。通過拉伸試驗，得到了材料在單軸應(yīng)力作用下的屈服強度、強度極限和載荷-位移關(guān)系等數(shù)據(jù)，并由此計算得到了材料的真實應(yīng)力-真實應(yīng)變之間的關(guān)系。在扭轉(zhuǎn)試驗機上分別對光棒試件和帶卸荷槽試件進(jìn)行了扭斷試驗，探究了加載速度和重復(fù)加載等因素對試件承扭能力的影響，得到了卸荷槽試件在斷裂時的極限扭矩。 在有限元軟件中對應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值計算時，運用APDL編寫命令流，對卸荷槽試件和光棒試件的建模和網(wǎng)格劃分進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計和控制，根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)定義了數(shù)值分析時的材料屬性；考慮到彈塑性分析的特點，采用了一種考慮塑性變形的施加扭矩加載方法，并探討了影響計算收斂的若干因素；將試件的扭斷扭矩作為邊界條件施加在有限元模型上并求解，，通過對計算結(jié)果的分析與對比，確定了試件的斷裂判據(jù)；探究了動載因素對承載能力的影響。為今后國產(chǎn)扭矩軸的設(shè)計和制造提供了理論依據(jù)和實驗數(shù)據(jù)。
【圖文】：

盤處于沒有相對滑動的傳扭狀態(tài)，當(dāng)外力矩大于摩擦離合器調(diào)定的摩擦力矩時,輸出摩擦盤打滑,起到機械保護的作用[6]。同時，摩擦式離合器的脫開扭矩可以通過旋轉(zhuǎn)螺母或螺栓并配合扭矩指示器在一定的扭矩范圍內(nèi)作無級調(diào)整[7]。摩擦片式扭矩限制器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-1 所示

開以切斷動力輸送。此外，當(dāng)采煤機需要停機替換截齒或維修截割部安全考慮，必須脫開離合器以切斷動力，扭矩軸的一端通過軸承、螺桿相連，當(dāng)該軸在手柄與拉桿的作用下外拉時，扭矩軸另一端與減速脫離[8]，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD421.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2558641