[發明專利]一種刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法

在審

• 申請號: 202011501610.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112528511A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王威;沈剛;朱真才;李翔;湯裕;柏德恩;彭玉興;盧昊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.建立刮板輸送機傳動過程鏈輪與鏈環的嚙合動力學模型；

步驟2.根據所述鏈輪與鏈環嚙合的動力學模型確定鏈環與鏈輪齒面的彈性接觸力，結合Archard磨損模型，構建刮板輸送機任意運行行程鏈輪齒面磨損深度的預測模型；

步驟3.定義刮板輸送機鏈輪磨損失效模型，建立鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數；

步驟4.在所述鏈輪磨損失效模型的參數中確立隨機變量；

步驟5.根據隨機變量的分布產生隨機數，帶入求解鏈輪齒面磨損深度的預測模型，計算運行S km后齒面的磨損深度值和對應的鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數值，將隨機變量樣本值與對應磨損深度的可靠性極限狀態函數值作為輸入和輸出訓練Kriging代理模型，得到運行S km后鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數的Kriging代理模型；

步驟6.基于獲得的鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數的Kriging代理模型結合蒙特卡洛法求解鏈輪磨損失效的概率及各隨機變量磨損失效概率的靈敏度。

2.根據權利要求1所述的刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，步驟2中所述鏈環與鏈輪齒面的彈性接觸力為鏈輪齒面未磨損時鏈輪與鏈環間的彈性接觸力，通過以下公式獲得：

其中，W_zh和W_k分別為重載和空載段運行阻力，L是鏈窩長度，通過下式獲得：

L＝1.075p+2d，其中，

p是鏈輪圓環鏈的節距，d是圓環鏈的直徑；D_e是鏈輪外徑，H_w是鏈輪中心與鏈窩齒底距離，γ是鏈輪齒面與水平線的夾角。

3.根據權利要求2所述的刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，所述鏈輪齒面磨損深度的微分方程：

其中，K是鏈輪齒面的磨損系數，H是鏈輪齒面的硬度，P₀是齒面未磨損時鏈輪與鏈環間的彈性接觸力，R是輪齒與鏈環的等效接觸半徑，R₁和R₂分別是鏈輪鏈窩和圓環鏈外廓的曲面半徑，h(S)和h′(S)分別是運行行程S km時齒面磨損深度以及磨損深度關于運行行程S的導數，求解磨損微分方程得到齒面磨損深度的預測值。

4.根據權利要求3所述的刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，步驟3中

所述鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數定義為：

g(X,S)＝Δsinγ-h(S)

＝0.075psinγ-h(S)

若所述鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數g(X,S)小于0，則判定刮板輸送機運行行程S km時鏈輪磨損失效。

5.根據權利要求1所述的刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，步驟4具體為：

將圓環鏈的節距p、圓環鏈的直徑d、鏈輪外徑D_e、鏈輪中心與鏈窩齒底距離H_w、鏈輪齒面傾斜角γ、鏈輪鏈窩和圓環鏈外廓的曲面半徑R₁和R₂定義為隨機變量，確定各隨機變量的分布類型及概率統計信息，得到鏈輪設計參數的隨機變量向量X＝(p,d,D_e,H_w,γ,R₁,R₂)。

6.根據權利要求5所述的刮板輸送機鏈輪磨損可靠性評估方法，其特征在于，步驟5具體為：

根據各隨機變量的分布類型及概率統計信息進行拉丁超立方隨機抽樣，生成隨機變量的樣本點矩陣，將各樣本點帶入并求解鏈輪齒面磨損深度的微分方程，求解獲得運行行程Skm時鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數g(X,S)，分別將樣本點和對應的可靠性極限狀態函數值作為輸入輸出訓練Kriging代理模型，得到刮板輸送機運行S km鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態函數的Kriging代理模型。