[發(fā)明專利]一種刮板輸送機(jī)鏈輪磨損可靠性評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011501610.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN112528511A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王威;沈剛;朱真才;李翔;湯裕;柏德恩;彭玉興;盧昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/13;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發(fā)明公開了一種刮板輸送機(jī)鏈輪磨損可靠性評(píng)估方法，利用微元法分析刮板輸送機(jī)嚙合傳動(dòng)過程鏈輪齒面磨損與嚙合壓力間的動(dòng)態(tài)耦合影響，結(jié)合Archard磨損模型首次構(gòu)建了高精度的刮板輸送機(jī)鏈輪動(dòng)態(tài)磨損模型，利用Kriging代理模型結(jié)合蒙特卡洛法計(jì)算刮板輸送機(jī)任意運(yùn)行行程鏈輪的磨損失效概率及設(shè)計(jì)變量的可靠性靈敏度，可提供刮板輸送機(jī)鏈輪檢修更換的有效信息。相比于傳統(tǒng)磨損檢測方法，本發(fā)明具有計(jì)算效率高、操作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)變量的可靠性靈敏度可為刮板輸送機(jī)鏈輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，有利于減少鏈輪磨損導(dǎo)致的刮板輸送機(jī)停機(jī)故障，提高綜采工作面三機(jī)協(xié)同工作的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能評(píng)估領(lǐng)域，特別涉及一種刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損可靠性評(píng)估分析方法。

背景技術(shù)

刮板輸送機(jī)是煤礦綜采三機(jī)設(shè)備中的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性直接決定整個(gè)綜采工作面的生產(chǎn)效率。刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)依靠鏈輪與鏈環(huán)的嚙合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，強(qiáng)時(shí)變重載工況以及惡劣的井下環(huán)境加劇了傳動(dòng)系統(tǒng)部件的磨損，降低了整機(jī)設(shè)備的使用壽命。現(xiàn)有的刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)性能評(píng)估方法主要針對(duì)刮板鏈條，通過監(jiān)測鏈環(huán)節(jié)距以及應(yīng)力變化評(píng)估刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)測刮板鏈的剩余壽命，缺少針對(duì)刮板輸送機(jī)鏈輪性能的評(píng)估方法。刮板輸送機(jī)的重型化帶來運(yùn)距和運(yùn)量的提升，參與嚙合傳動(dòng)的鏈環(huán)也數(shù)量大大增加，而鏈輪齒數(shù)保持不變一般為6-8個(gè)。刮板輸送機(jī)的重型化導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的鏈輪更易磨損斷裂，據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際生產(chǎn)中傳動(dòng)系統(tǒng)近40％的故障與刮板鏈輪磨損有關(guān)。目前，因缺乏刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損可靠性評(píng)估和靈敏度分析方法，不能有效預(yù)測刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損狀態(tài)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修調(diào)節(jié)，也不能提供鏈輪設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性靈敏度信息進(jìn)行鏈輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，有必要研究刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損可靠性評(píng)估方法，提供刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損失效以及設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性靈敏度信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：在分析刮板輸送機(jī)鏈輪磨損失效的基礎(chǔ)上，提供一種刮板輸送機(jī)鏈輪磨損可靠性的評(píng)估方法，該磨損可靠性評(píng)估方法可以在全壽命周期內(nèi)預(yù)測刮板輸送機(jī)鏈輪的磨損失效概率，并獲得設(shè)計(jì)變量的可靠性靈敏度信息，從而為刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的檢修調(diào)節(jié)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種刮板輸送機(jī)鏈輪磨損可靠性評(píng)估方法，包括以下步驟：

步驟1.建立刮板輸送機(jī)傳動(dòng)過程鏈輪與鏈環(huán)的嚙合動(dòng)力學(xué)模型；

步驟2.根據(jù)所述鏈輪與鏈環(huán)嚙合的動(dòng)力學(xué)模型確定鏈環(huán)與鏈輪齒面的彈性接觸力，結(jié)合Archard磨損模型，構(gòu)建刮板輸送機(jī)任意運(yùn)行行程鏈輪齒面磨損深度的預(yù)測模型；

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

步驟4.在所述鏈輪磨損失效模型的參數(shù)中確立隨機(jī)變量；

步驟5.根據(jù)隨機(jī)變量的分布產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，帶入求解鏈輪齒面磨損深度的預(yù)測模型，計(jì)算運(yùn)行S km后齒面的磨損深度值和對(duì)應(yīng)的鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態(tài)函數(shù)值，將隨機(jī)變量樣本值與對(duì)應(yīng)磨損深度的可靠性極限狀態(tài)函數(shù)值作為輸入和輸出訓(xùn)練Kriging代理模型，得到運(yùn)行S km后鏈輪磨損失效的可靠性極限狀態(tài)函數(shù)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(tài)函數(shù)的Kriging代理模型結(jié)合蒙特卡洛法求解鏈輪磨損失效的概率及各隨機(jī)變量磨損失效概率的靈敏度。

步驟2中所述鏈環(huán)與鏈輪齒面的彈性接觸力為鏈輪齒面未磨損時(shí)鏈輪與鏈環(huán)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(yùn)行阻力，L是鏈窩長度，通過下式獲得：

L＝1.075p+2d，其中，