掘进机截割臂减速器连接法兰强度分析与改进

原权全

（华阳集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西 晋中 045405）

引言

掘进机是综采工作面内的关键设备。掘进机中服役条件极为苛刻的当属截割臂，既承受动力设备的驱动力作用[1-2]，又承受煤层截割反作用力，极易出现故障[3-4]。截割臂减速器连接法兰作为截割臂动力传输的关键部件，其可靠工作要求极高，也是最容易出现问题的结构，如耳环断裂破坏等[5-6]。因此针对某型号掘进机截割臂减速器连接法兰耳环出现断裂问题，借助有限元仿真分析软件，开展截割臂减速器连接法兰强度分析与优化设计工作。

1 掘进机工作原理及存在问题

某型号掘进机结构形式为横轴式，其结构包括截割机构、回转机构、装运机构和控制系统等。截割结构的主要任务是落煤，回转机构的主要任务是调整截割位姿状态，装运机构的主要任务是将截割下落的煤炭装载运出，控制系统的主要任务是实现整个煤炭截割工作的自动控制。截割机构还可以细分为截割头、工作臂、电机、减速器等，工作时电机输出的动力经减速器之后作为截割头的输入动力，驱动截割头实现煤炭掘进功能。掘进机长时间使用时出现了截割臂减速器连接法兰耳环断裂，表现为开焊开裂现象，影响掘进机的正常运行。

2 有限元仿真分析

2.1 三维模型建立

按照截割臂实际尺寸，运用Pro/E 三维建模软件完成了截割臂三维模型的建立工作。为了降低模型导入ANSYS 仿真计算软件时出现问题的概率，建模时，在不影响仿真分析结果的前提下，对模型结构进行了必要的简化处理。……