近幾年，隨著采煤機的不斷發(fā)展，以及薄煤層和極薄煤層的開采難度日益增大，為了滿足該種開采工況的需要，截割部已廣泛采用雙電機機械串接驅(qū)動。其優(yōu)點是：在不增加機身高度的條件下，使截割功率成倍增加；同時具有機面高度低、采高范圍大、適應(yīng)性好等特點。傳動惰輪作為雙電機驅(qū)動采煤機傳遞動力的重要部件，在實際運行過程中，由于同時受到兩個主動齒輪的交變應(yīng)力，其發(fā)生失效的概率較大。此時，會引起動力傳遞故障，從而造成動力損失，同時也會造成截割部的振動、噪音，影響整個采煤機的工作平穩(wěn)性，從而直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。
      國內(nèi)外部分專家學(xué)者在相關(guān)方面做了許多相關(guān)的研究。L.Wilcox和W.Coleman采用有限元分析對稱/不對稱齒形的拉伸圓角應(yīng)力，推導(dǎo)出適用于各類牙型和載荷條件的齒輪拉伸圓角幾何尺寸的計算公式。蔡桂英等通過對截割部雙電機的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩種運行狀態(tài)進行分析，得出雙電機動態(tài)運行時轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩電流對時間的動態(tài)特性。靳立紅等通過研究雙電機采煤機截割部在不同載荷作用下，證實了雙電機間的連接剛度對其同步運行有顯著的影響，系統(tǒng)剛度和雙電機的機械特性差異對同步性影響不大。葉友東等通過ANSYS對齒輪進行模態(tài)分析，得到了齒輪的低階固有振動頻率和主振型，為齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)計算和分析奠定了基礎(chǔ)。王亮等運用ANSYS對齒輪齒根在理論和實際兩種情況的應(yīng)力計算做了比較，證明了ANSYS分析在齒輪計算中的有效性，并對齒輪結(jié)構(gòu)提出了改進方案，為齒輪的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。
      以上研究主要對雙電機驅(qū)動采煤機的整體動態(tài)特性進行了研究，并未對傳遞惰輪進行專門的分析研究。因此，本文首先對傳動惰輪的理論運行情況和實際運行情況進行靜力學(xué)分析比較，隨后對其進行諧響應(yīng)分析，得到相應(yīng)的曲線，為雙電機驅(qū)動采煤機傳動惰輪的設(shè)計提供依據(jù)。
      杭州那泰有限元分析公司采用CAXA軟件進行齒輪輪廓曲線的繪制，并導(dǎo)入到SolidWorks2013進行三維模型的構(gòu)建。
      由于齒輪相互作用時的嚙合部位為一條線。在理想狀態(tài)下，每個齒的受力情況相同，故只需單獨對傳動惰輪的某個齒進行分析，在對稱的兩個齒面上施加相同大小的線性力，模擬傳動惰輪嚙合時的受力情況。理論上，傳動惰輪兩個對稱的受力齒的受力點應(yīng)分別同時沿齒輪嚙合線從齒頂往齒根運動，但是由于制造、裝配誤差的存在，使得齒輪在實際工作過程中會出現(xiàn)兩個對稱齒的受力點并不相同的情況。對理論與實際的受力情況進行比較，從而得到傳動惰輪在嚙合時最大應(yīng)力分布情況。
      設(shè)定采煤機截割電機的額定功率P_額=100kw，傳動效率η=0.98，電機轉(zhuǎn)速n=1470r/min，小齒輪的分度圓d=140mm，得到作用于大齒輪上的力為F=9094.28N。
      首先設(shè)置齒輪的材料為45鋼 ， 彈性模量E=1.93×105MPa，泊松比η=0.29，靜應(yīng)力分析采用疏密的網(wǎng)格劃分，單元類型設(shè)置為四面體單元。然后分別對理論和實際兩種情況進行靜應(yīng)力仿真分析，力的大小為9094.28N，方向垂直于受力線指向齒面，最后得到兩種情況下傳動惰輪的位移云圖和應(yīng)變云圖，以及整體的形變。
 

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