采煤机双电机截割部壳体预应力模态分析

张燕，王士柱，王式民

（枣庄科技职业学院，山东 枣庄277500）

0 引 言

在采煤过程中，采煤机截割部［1-3］要承受较大的载荷，使截割部壳体产生变形、扭转和振动等，甚至产生局部断裂，尤其是双电机串联驱动系统设计中，在选择两台串联驱动电机时，通常认为如果其机械特性不完全相同就会产生振动等问题［4－5］，并且壳体不但支撑滚筒截割煤层，而且是传动系统的箱体，壳体的变形必然影响传动装置的运行，且采煤机工作条件恶劣，要求采煤机截割部壳体有足够的强度和刚度。因此建立采煤机截割部壳体的实体模型，导入有限元分析软件ANSYS 后，对其结构进行预应力模态分析，获得采煤机截割部的模态振型，为采煤机截割部的进一步改进提供依据。

1 双电机截割部壳体数值模型

1.1 截割部参数及模型的建立

利用三维建模软件Pro/E 建立截割部壳体实体模型，并在Workbench 中建立预应力模态分析模型，在模块的Engineering Data 里选择需要定义壳体材料的Structural Steel 材料（弹性模量E=2.1×105MPa，泊松比v=0.3），在Geometry 上右键输入壳体模型。薄煤层采煤机截割部有关参数如表1 所示。

表1 截割部有关参数

在模型导入完成后，进行有限元仿真分析非常重要的一步——网格划分。用户所用网格划分方法和所划网格大小、形状将直接影响着仿真分析的结果准确性和仿真时间。本文采用了自由网格划分，共有19 444 个单元，35 649 个节点，有限元模型结果如图1 所示。

图1 壳体有限元模型

1.2 约束及载荷的施加

1）圆柱约束及z 向位移约束。采煤机截割部与牵引部连接是通过销轴连接的，是旋转副连接，因此，对4 个耳座孔添加圆柱约束，而左端面施加z 向位移约束，如图2。……