侧装煤车链传动的结构动力学分析

刘冬野

（太原重工股份有限公司技术中心， 山西 太原 030024）

引言

捣固侧装煤车要求煤饼具有良好的稳定性，即煤饼不倒塌或是不能出现局部缺角倒塌现象。装煤工作主要是由牵引链条拖动煤槽底板带动煤饼移动完成。由于链条自身的重力、链条间隙、驱动及张紧布置形式以及链条的多边效应，会出现蠕动、抖动和振动现象。

1 装煤链传动结构动力学分析的技术路线

2 工况分析

2.1 装煤输送链的多边形效应

输送链条与链轮啮合在一起，链条中心线形成多边形，与链轮分度圆在运动中交替地呈相切和相割，链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的周期速度变化。输送链的这一运动学特性称之为多边形效应。

图1 输送链原理图

2.2 多边形效应的特点

图1 为输送链原理图，链的速度完全取决于图中B点的速度，而铰点B的速度即为主动轮的圆周速度：

链的水平前进速度：

链的垂直速度：

式中：V1为A点的圆周速度；β为链节进入啮合后，铰链中心和链轮中心连线与链轮中心到链条铅垂线的夹角；R1主动轮分度圆半径。

当β=±φ/2时，水平链速最小Vx=Vxmin=R1ω1cos（π/Z1）当 β=0 时，水平链速最大 Vx=Vxmax=R1ω1。

由上式可见，每转过一个链节，链速都要周期性变化一次，所以说，瞬时链速是变化的。这就造成链传动速度的不均匀。

链条线速度变化可用链速不均匀系数k（或称不平稳系数）来表示：

式中：Vxmax为最大链速；Vxmin为最小链速；Vxm平均链速。

由链速不均匀系数k的计算可知，采用节距较小的链条，链轮的多边形效应产生的链速瞬时变化较小，对链传动稳定性比较有利。

3 实体建模

利用Solidworks进行装煤输送链三维实体建模，并且进行虚拟装配，如下页图2所示。

4 动力学仿真

1）将三维模型导入动力学软件MSC_ADAMS进行仿真分析。设置模型的单位、重力、约束等。将电机驱动选为速度驱动Velocity。

图2 输送链装配图

2）动力学仿真运动中，链条和链轮进入啮合状态如图3所示。在74 s附近，曲线出现拐点，斜率发生较大变化，接触力逐渐减小。此时接触力不受负载影响，松边链条受到重力后产生的拉紧力对其影响较大。

图3 链节与主动链轮的接触力大小与时间变化曲线

5 链传动稳定性分析

5.1 输送链启动加速度对稳定性的影响

根据图4，把链节随时间与速度的变化曲线汇总到表1可以看出，当加速度减小时可提高输送链运行平稳性。

图4 链节随时间变化X方向的速度变化

5.2 主动链轮角速度对稳定性的影响

根据图5，把链轮角速度与链条速度的变化曲线汇总到表2可以看出，当角速度减小时可提高输送链运行平稳性。

表1 不同启动时间对速度波动的影响

图5 链轮角速度与链节速度波动

表2 主动链轮角速度对链节速度波动的影响

6 结语

对于侧装煤车来说，装煤机构的链传动机构是重中之重。通过上述分析，得出提高链传动稳定性的四个改进方向：采用节距相对较小的链条和链轮、减小链传动启动加速度、选取较低的主动链轮的角速度、应选用齿数较多的链轮。