采煤机摇臂轴套强度分析与优化设计

秦晓杰

（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西 沁水 048214）

引言

相关统计结果显示，我国中厚煤层约占全部煤炭储量的50%，目前正在采掘的厚煤层产煤量已经达到了国内煤炭年产量的45%左右，为我国经济社会的稳定发展提供了有力的能源保障[1-2]。因厚煤层工作面的工作环境和地质条件较为恶劣，国产采煤机在进行厚煤层采掘时的可靠性存在一定的问题，其中的某些关键零部件经常因受力过大而出现故障或者损坏等情况，严重影响了采煤机的使用寿命和产煤效率[3-4]。摇臂作为采煤机关键组成部件，其工作可靠性至关重要，也是决定采煤机能否安全生产的关键，现已引起高度重视[5-6]。因此笔者针对某型号国产采煤机可靠性有待提高的现状，以其摇臂轴套为研究对象，开展强度分析与优化工作具有重要的意义。

1 采煤机摇臂的受力分析

采煤机受力分析是进行CAE 仿真计算的前提和基础，假设采煤机滚筒所受的阻力全部集中截齿的齿尖，需要将其进行分解，得到摇臂所受的截割阻力、推进阻力和轴向力。根据采煤机电机的截割功率、滚筒尺寸等，估算得到截割阻力大小为49.866 kN。根据大量的采煤机作业现场的实测数据及采煤机随机资料可知，采煤机的截割阻力与推进阻力具有一定的比例关系，计算得出采煤机推进阻力大小为37.399 kN；根据采煤机滚筒的实际尺寸，计算得到滚筒轴向力大小为46.488 kN。通过计算得出了采煤机摇臂实际的受力状态及其大小数值，基于此可以开展采煤机摇臂受力分析，进一步观察摇臂轴套的应力应变状态，以便找出轴套工作过程中的薄弱环节，提出切实可行的改进策略。……