基于Pro/E和ANSYS的掘进机截割部行星齿轮的模态分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兖矿集团机电设备制造厂 作者:高启章

  结合掘进机截割减速箱设计介绍了一种基于Pro /E 和ANSYS 的行星齿轮模态分析方法,阐述了模态分析的基本原理,利用Pro/E 建立掘进机截割部行星齿轮的实体模型,通过Pro/E 与ANSYS 接口将实体模型导入到ANSYS,应用ANSYS 有限元分析软件对齿轮实体模型进行模态分析。结果显示通过分析后的优化设计,行星齿轮满足掘进机要求。

  1、引言

  掘进机截割减速箱设计是掘进机设计的核心部分,而齿轮是减速箱的重要组成部分。传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用,有可能在标定转速内发生强烈的共振,动应力急剧增加,致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。静力学计算不能完全满足设计要求,因此有必要对齿轮进行模态分析,研究其振动特性,得到固有频率和主振型( 自由振动特性) 。同时,模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。

  笔者结合EBZ132S 型悬臂式掘进机的设计,针对其截割减速箱的行星传动进行分析。EBZ132S 型悬臂式掘进机是一款截割功率为132kW,截割部具有伸缩功能的应用于半煤岩掘进机的掘进设备。

  6、结论

  (1) 通过Pro/E 建立渐开线圆柱齿轮的三维实体模型,为ANSYS 进行分析提供了精确的模型,讨论了Pro/E 和ANSYS 之间的数据转换。

  (2) 通过ANSYS 有限元软件计算了齿轮的前十阶固有频率和振型,通过ANSYS 后处理程序显示振型图,可以很直观的分析齿轮的模态振型。

  (3) 在齿轮传动系统的设计中考虑齿轮固有频率和振型,即用同样的方法对太阳轮、内齿圈的模态进行求解,得出的结果和行星轮进行分析,以及改进设计,避免齿轮系统发生共振。

  (4) 对齿轮的模态振型分析表明,圆周振动是齿轮发生共振可能性最大的振型。高阶的模态振动对振动影响较大,在齿轮传动设计中,应考虑齿轮的固有频率和振型,是外界激励相应的频率避开齿轮的固有频率,以防齿轮发生共振现象。

  (5) 经分析优化后的截割减速箱,通过应用证明,完全达到了设计要求。

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