張 強(qiáng), 王海艦, 郭 桐, 付云飛

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.四川理工學(xué)院 材料腐蝕與防護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 自貢 643000；3.大連理工大學(xué) 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023)

不同工況及鏈速下礦用刮板動(dòng)力學(xué)特性及沖擊損傷研究

張 強(qiáng)1,2,3, 王海艦1, 郭 桐1, 付云飛1

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.四川理工學(xué)院 材料腐蝕與防護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 自貢 643000；3.大連理工大學(xué) 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023)

為研究礦用刮板在不同工況及鏈速下的動(dòng)力學(xué)特性和沖擊損傷，建立26×92規(guī)格刮板系統(tǒng)的有限元模型，采用ANSYS Workbench中的瞬態(tài)分析模塊和顯式動(dòng)力學(xué)分析模塊對(duì)刮板在不同工況和鏈速下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了仿真分析，采用 nCode GlypWorks分析刮板啟動(dòng)工況下的沖擊損傷，得到刮板在空載平穩(wěn)運(yùn)行、滿載平穩(wěn)運(yùn)行、空載啟動(dòng)和滿載啟動(dòng)工況下的力學(xué)性能、不同鏈速對(duì)刮板最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程的影響規(guī)律和空載、滿載啟動(dòng)沖擊載荷對(duì)刮板所造成的損傷程度。仿真結(jié)果表明，該刮板具有良好的力學(xué)性能和抗沖擊性能，為研究不同規(guī)格刮板的動(dòng)力學(xué)特性及沖擊損傷提供了一種通用的研究方法。

刮板；不同工況；鏈速；動(dòng)力學(xué)特性；沖擊損傷

刮板是礦用刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是刮推采煤機(jī)截割落入槽內(nèi)的煤塊和巖塊、在槽幫內(nèi)起導(dǎo)向作用、刮底清幫以及防止煤粉黏結(jié)和堵塞[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)刮板還沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對(duì)刮板系統(tǒng)的的整體動(dòng)力學(xué)分析還停留在起步階段，很難查閱到與刮板動(dòng)力學(xué)特性以及沖擊損傷相關(guān)的研究和文獻(xiàn)資料，相應(yīng)的研究成果也鮮有報(bào)道；刮板在出廠前也主要進(jìn)行靜力學(xué)試驗(yàn)，沒(méi)有對(duì)其動(dòng)力學(xué)及疲勞強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)。因此，開展刮板的動(dòng)力學(xué)特性及沖擊損傷研究，為設(shè)計(jì)、優(yōu)化鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，提高刮板強(qiáng)度和延長(zhǎng)使用壽命提供重要的參考依據(jù)。

利用ANSYS Workbench和nCode GlypWorks構(gòu)建刮板系統(tǒng)的聯(lián)合仿真平臺(tái)，建立刮板系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)不同工況下刮板的力學(xué)性能進(jìn)行分析[3-7]，分析刮板在空載平穩(wěn)運(yùn)行、滿載平穩(wěn)運(yùn)行、空載啟動(dòng)和滿載啟動(dòng)工況下所表現(xiàn)的動(dòng)力學(xué)特性，研究不同鏈速對(duì)刮板的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程的影響規(guī)律，系統(tǒng)地分析空載/滿載啟動(dòng)沖擊載荷對(duì)刮板造成的損傷。

1 刮板系統(tǒng)有限元模型的建立

1.1 刮板系統(tǒng)模型的簡(jiǎn)化及網(wǎng)格劃分

由于刮板輸送機(jī)刮板系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，所以完整的建立刮板系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型是很困難的，而且完整的刮板系統(tǒng)會(huì)消耗大量的資源，大大增加分析的成本?；谝陨显?，根據(jù)有限段法，將刮板系統(tǒng)離散成N個(gè)單元，取一個(gè)單元作為研究對(duì)象，以此來(lái)模擬實(shí)際工況[8-9]。此外，真實(shí)刮板結(jié)構(gòu)的小圓角和尖銳過(guò)渡在有限元分析中會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象，即會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果的嚴(yán)重失真，而且由于小圓角和尖銳過(guò)渡的存在，在進(jìn)行有限元分析時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生結(jié)果收斂困難的現(xiàn)象。因此，為了保證仿真結(jié)果的正確，本文在建立刮板系統(tǒng)的三維模型時(shí)已將小圓角和尖銳過(guò)渡去除。

選取如圖1所示用于730 mm槽寬的26×92規(guī)格刮板的尺寸參數(shù)進(jìn)行建模及有限元分析，其刮板系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型及有限元模型分別如圖2(a)和圖2(b)所示，該簡(jiǎn)化模型由刮板、鏈環(huán)和溜槽組成。采用20節(jié)點(diǎn)六面體單元對(duì)刮板傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分，六面體單元雖然會(huì)加大數(shù)值仿真計(jì)算的時(shí)間，但是與四面體單元相比，其精確度更高[10]。網(wǎng)格單邊尺寸為10 mm，節(jié)點(diǎn)數(shù)為283 675，單元數(shù)為70 967。

圖1 刮板系統(tǒng)模型尺寸參數(shù)(mm)Fig.1 Size parameters of scraper system model(mm)

1.2 材料及接觸模型的建立

鏈環(huán)采用的材料為23MnNiMoCr54，材料的密度為7.84×10-6kg/mm3，彈性模量為210 GPa，泊松比為0.3，屈服強(qiáng)度為1 166 MPa，切線模量為2 444 MPa[11]；溜槽采用的材料為Hardox450，材料的密度為7.86×10-6kg/mm3，彈性模量為206GPa，泊松比為0.28，抗拉強(qiáng)度為1 400 MPa，屈服強(qiáng)度為1 200 MPa[12]；刮板采用的材料為16Mn2，材料的密度為7.8×10-6kg/mm3，彈性模量為212 GPa，泊松比為0.31，屈服強(qiáng)度為2 356 MPa，切線模量為3 100 MPa，刮板的S-N曲線如圖3所示。刮板各組成之間，鏈環(huán)之間及刮板與鏈環(huán)之間采用Frictionless接觸，即無(wú)摩擦接觸。

圖2 刮板系統(tǒng)簡(jiǎn)化及有限元模型Fig.2 Geometric and finite element model of scraper system

圖3 刮板S-N曲線Fig.3 S-N curve of scraper

1.3 滿載/空載工況下邊界條件的施加

在刮板上表面施加一個(gè)力Fe來(lái)模擬等效載荷，由于近似每米一個(gè)刮板，因此滿載的等效載荷由每米的物料、鏈環(huán)和刮板的總重量組成?？蛰d的等效載荷由每米的鏈環(huán)、刮板的總重量組成。根據(jù)項(xiàng)目組現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可得，當(dāng)滿載時(shí)等效的力為14 657.2 N，當(dāng)空載時(shí)等效的力為1 395 N。在溜槽的下表面施加固定約束，以限制其所有的自由度。鏈環(huán)1和鏈環(huán)2施加速度值為0.85 m/s的速度載荷。滿載時(shí)刮板與溜槽之間的摩擦因數(shù)取為0.835，空載時(shí)刮板與溜槽之間的摩擦因數(shù)取為0.45。

2 刮板平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的力學(xué)特性

2.1 空載平穩(wěn)運(yùn)行下的刮板力學(xué)特性

采用ANSYS Workbench的瞬態(tài)分析模塊(Transient Structural)對(duì)刮板系統(tǒng)進(jìn)行空載平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析。通過(guò)分析得到了不同時(shí)刻下空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的刮板等效應(yīng)力分布和空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)刮板的最大等效應(yīng)力，分別如圖4和5所示。由圖4可知，刮板的最大等效應(yīng)力位置發(fā)生在刮板與平環(huán)外側(cè)的接觸區(qū)域。由圖5可知，空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)刮板的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程可以分為兩個(gè)階段，即最大等效應(yīng)力上升階段和平穩(wěn)階段。0～0.157 5 s的時(shí)間段內(nèi)，應(yīng)力值近似呈線性遞增趨勢(shì)，當(dāng)0.157 5 s后最大等效應(yīng)力值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其值約為13.724 MPa。通過(guò)以上分析可以說(shuō)明空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非常穩(wěn)定，應(yīng)力的波動(dòng)非常小，且最大應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其屈服極限2 356 MPa。

圖4 不同時(shí)刻空載側(cè)刮板的等效應(yīng)力分布Fig.4 Equivalent stress distribution of scraper on unload side at different times

圖5 空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)刮板最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.5 Maximum equivalent stress time history of scraper when running with unload

2.2 滿載平穩(wěn)運(yùn)行下的刮板力學(xué)特性

采用ANSYS Workbench的瞬態(tài)分析模塊(Transient Structural)對(duì)刮板系統(tǒng)進(jìn)行滿載平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析[13]。通過(guò)仿真得到了不同時(shí)刻下滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)刮板的等效應(yīng)力分布和滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的刮板最大等效應(yīng)力，分別如圖6和7所示。由圖6可知，刮板滿載時(shí)的最大等效應(yīng)力位置同空載時(shí)的一樣，均發(fā)生在刮板與平環(huán)外側(cè)的接觸區(qū)域。由圖7可知，滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的刮板最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程同樣可以分為兩個(gè)階段，即最大等效應(yīng)力上升階段和平穩(wěn)階段。0～0.772 5 s的時(shí)間段內(nèi)，應(yīng)力值近似呈線性遞增趨勢(shì)，當(dāng)0.772 5 s后最大等效應(yīng)力值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其值約為139.02 MPa。通過(guò)以上分析可知，滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也同樣非常穩(wěn)定，應(yīng)力的波動(dòng)同樣非常小，且最大應(yīng)力值同樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其屈服極限。通過(guò)對(duì)比分析空載運(yùn)行工況和滿載運(yùn)行工況可知，滿載運(yùn)行時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間約為空載時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間的5倍，滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的最大平穩(wěn)等效應(yīng)力值比空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的最大平穩(wěn)等效應(yīng)力值高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。綜上所述，刮板平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)具有良好的力學(xué)性能。

圖6 不同時(shí)刻滿載側(cè)刮板的等效應(yīng)力分布Fig.6 Equivalent stress distribution of scraper on full load side at different times

圖7 滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的刮板最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.7 Maximum equivalent stress time history of scraper when running with full load

2.3 不同鏈速下的刮板力學(xué)特性

通過(guò)查閱刮板輸送機(jī)說(shuō)明書以及其他文獻(xiàn)資料，選擇主流刮板輸送機(jī)的常用鏈速，分別取鏈速為0.75 m/s、0.85 m/s、0.96 m/s和1.5 m/s，分析不同鏈速下刮板的最大等效應(yīng)力曲線的變化規(guī)律。通過(guò)仿真分析得到了不同鏈速下刮板空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程和滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程，分別如圖8和圖9所示。由圖8和9可知，在負(fù)載一定的情況下，鏈速越高最大等效應(yīng)力在上升階段的上升速度越快，達(dá)到平穩(wěn)階段所需的時(shí)間越短，刮板平穩(wěn)后的最大等效應(yīng)力值均相同。

圖8 不同鏈速下空載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.8 Maximum equivalent stress time history of scraper when running with unload under different chain speeds

圖9 不同鏈速下滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.9 Maximum equivalent stress time history of scraper when running with full load under different chain speeds

3 刮板啟動(dòng)沖擊時(shí)的力學(xué)特性

3.1 空載啟動(dòng)沖擊下的刮板力學(xué)特性

刮板系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊載荷的作用，從而導(dǎo)致了應(yīng)力波動(dòng)的產(chǎn)生[14-15]。采用ANSYS Workbench顯式動(dòng)力學(xué)分析模塊(Explicit Dynamics)對(duì)刮板系統(tǒng)進(jìn)行空載啟動(dòng)沖擊特性的分析。通過(guò)仿真得到了空載啟動(dòng)時(shí)刮板在0.002 5 s、0.005 s、0.007 5 s和0.01 s時(shí)刻的等效應(yīng)力分布云圖如圖10所示，刮板空載啟動(dòng)沖擊下的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程如圖11所示。由圖10可以清晰的看出刮板不同時(shí)刻的應(yīng)力分布情況。由圖11可知，在空載啟動(dòng)的0.01 s的時(shí)間內(nèi)，刮板發(fā)生了約為7次的碰撞，其中最大等效應(yīng)力發(fā)生在0.007 8 s，其值約為107.5 MPa，小于其屈服極限2 356 MPa。

圖10 不同時(shí)刻刮板空載啟動(dòng)沖擊下的等效應(yīng)力分布Fig.10 Equivalent stress distribution of scraper under unload start impact at different times

圖11 刮板空載啟動(dòng)沖擊下的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.11 Maximum equivalent stress time history of scraper under unload start impact

3.2 滿載啟動(dòng)沖擊下的刮板力學(xué)特性

采用ANSYS Workbench顯式動(dòng)力學(xué)分析模塊(Explicit Dynamics)對(duì)刮板系統(tǒng)進(jìn)行滿載啟動(dòng)沖擊特性的分析。隨著時(shí)間的變化，刮板滿載啟動(dòng)沖擊下的等效應(yīng)力分布是一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)變化的過(guò)程，因此，很難對(duì)刮板每個(gè)時(shí)刻的應(yīng)力分布情況進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，為了研究的方便，本文取0.01 s、0.02 s、0.03 s和0.04 s這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)刮板滿載啟動(dòng)沖擊下的等效應(yīng)力分布進(jìn)行分析，如圖12所示，刮板滿載啟動(dòng)沖擊下的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程如圖13所示。由圖12可以清晰的看出滿載啟動(dòng)時(shí)刮板不同時(shí)刻的應(yīng)力分布情況。根據(jù)文獻(xiàn)[9]可知零部件的啟動(dòng)過(guò)程是伴有最大瞬間沖擊和階段性碰撞，相當(dāng)于一個(gè)阻尼振動(dòng)過(guò)程，初始的沖擊對(duì)零部件的傷害相對(duì)較大，且綜合考慮計(jì)算成本，本文只對(duì)0.05 s時(shí)間內(nèi)的刮板滿載啟動(dòng)沖擊下的最大等效應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。由圖13可知，在滿載啟動(dòng)的0.05 s的時(shí)間內(nèi)，刮板發(fā)生了約為6次的碰撞，其中最大等效應(yīng)力發(fā)生在0.042 5 s，其值約為201.8 MPa，小于其屈服極限。

通過(guò)對(duì)比空載啟動(dòng)沖擊和滿載啟動(dòng)沖擊可知，滿載啟動(dòng)時(shí)發(fā)生碰撞的次數(shù)少于空載啟動(dòng)，滿載啟動(dòng)發(fā)生等效應(yīng)力最大值的時(shí)刻要比空載啟動(dòng)時(shí)晚，其值比空載啟動(dòng)時(shí)的高。綜上所述，刮板具有較好的抗沖擊性能。

圖12 不同時(shí)刻的刮板滿載啟動(dòng)沖擊下的等效應(yīng)力分布Fig.12 Equivalent stress distribution of scraper under full load start impact at different times

圖13 刮板滿載啟動(dòng)沖擊下最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程Fig.13 Maximum equivalent stress time history of scraper under full load start impact

4 刮板的啟動(dòng)沖擊損傷

4.1 載荷譜的雨流計(jì)數(shù)和外推

通過(guò)以上分析可知，刮板平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力波動(dòng)很小，故平穩(wěn)運(yùn)行工況幾乎不會(huì)造成刮板的疲勞損傷。沖擊的過(guò)程相當(dāng)于一個(gè)阻尼振動(dòng)過(guò)程，反復(fù)振動(dòng)相當(dāng)于疲勞作用。因此，本文分析滿載/空載啟動(dòng)沖擊載荷對(duì)刮板造成的損傷。采用nCode GlypWorks中的Rainflow模塊對(duì)刮板在空載/滿載啟動(dòng)工況下的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)，得到的雨流計(jì)數(shù)直方圖如圖14所示。

圖14 載荷譜的雨流計(jì)數(shù)直方圖Fig.14 Rain-flow counting histogram of load spectrum

由于啟動(dòng)沖擊載荷具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，為防止載荷數(shù)據(jù)離散，提高載荷循環(huán)頻次，對(duì)原載荷進(jìn)行外推是非常必要的。采用nCode GlypWorks中的Rainflow模塊對(duì)空載啟動(dòng)和滿載啟動(dòng)工況的最大等效應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行外推，空載啟動(dòng)工況和滿載啟動(dòng)工況的外推系數(shù)分別取為100和20，即外推后的載荷譜加載時(shí)間為1s?？蛰d/滿載啟動(dòng)工況下的載荷譜外推后的雨流計(jì)數(shù)直方圖和載荷譜外推前后對(duì)比情況，分別如圖15和16所示。由圖15和16可知，載荷譜外推后，載荷頻次和幅值都有所增加。

圖15 載荷譜外推后雨流計(jì)數(shù)直方圖Fig.15 Rain-flow counting histogram of load spectrum after extrapolation

圖16 載荷譜外推前后對(duì)比情況Fig.16 Contrast result pre and post load spectrum trapolation

4.2 啟動(dòng)沖擊損傷分析

將圖15所示的疲勞載荷譜輸入到nCode GlypWorks中的Stress Life模塊，采用Goodman平均應(yīng)力修正理論，計(jì)算得到空載啟動(dòng)工況下刮板的循環(huán)次數(shù)為6.093×1011次，滿載啟動(dòng)工況下刮板的循環(huán)次數(shù)為3.115×108次。通過(guò)分析易知，在1 s的時(shí)間內(nèi)滿載啟動(dòng)工況對(duì)刮板造成的損傷約為空載啟動(dòng)工況的1 956倍。同時(shí)也得到了空載/滿載啟動(dòng)工況下的刮板損傷直方圖，如圖17所示。對(duì)比圖15和圖17可知，幾乎所有的疲勞損傷都是由某幾個(gè)幅值非常大的循環(huán)產(chǎn)生的。該現(xiàn)象表明，大多數(shù)的損傷是由有限的循環(huán)所產(chǎn)生的。

圖17 刮板損傷直方圖Fig.17 Damage histogram of scraper

5 結(jié) 論

本文采用ANSYS Workbench和nCode GlypWorks研究26×92規(guī)格刮板的動(dòng)力學(xué)特性及沖擊損傷，為研究不同規(guī)格刮板的動(dòng)力學(xué)特性及沖擊損傷提供了一種通用的研究方法，得到如下結(jié)論：

(1)刮板平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非常穩(wěn)定，應(yīng)力波動(dòng)非常小，且最大應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其屈服極限值；

(2)滿載平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的最大平穩(wěn)等效應(yīng)力值比空載時(shí)的最大平穩(wěn)等效應(yīng)力值高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，刮板平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)具有良好的力學(xué)性能；

(3)在負(fù)載一定的情況下，鏈速越高，最大等效應(yīng)力在上升階段的上升速度越快，達(dá)到平穩(wěn)階段所需的時(shí)間越短，平穩(wěn)后的刮板最大等效應(yīng)力值均相同；

(4)刮板在滿載啟動(dòng)時(shí)發(fā)生碰撞的次數(shù)少于空載啟動(dòng)，滿載啟動(dòng)發(fā)生等效應(yīng)力最大值的時(shí)間要比空載啟動(dòng)時(shí)晚，其值比空載啟動(dòng)時(shí)的高，刮板具有較好的抗沖擊性能；

(5)幾乎所有的疲勞損傷都是由某幾個(gè)幅值非常大的循環(huán)產(chǎn)生的，說(shuō)明大多數(shù)的損傷是由有限的循環(huán)所產(chǎn)生的。

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Dynamic characteristics and impact damage of mining scrapers under different working conditions and chain speeds

ZHANG Qiang1,2,3, WANG Haijian1, GUO Tong1, FU Yunfei1

(1. College of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China; 2. Material Corrosion and Protection Key Laboratory of Sichuan Province, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, China; 3. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China)

To study dynamic characteristics and impact damage of mining scrapers under different working conditions and chain speeds, a finite element model was established for scraper systems with specifications 26×92. The dynamics characteristic of scrapers was simulated and analyzed under different working conditions and chain speeds by using transient and explicit dynamics Analyse module of ANSYS Workbench. The impact damage of scrapers was analyzed by nCode GlypWorks under start-up conditions. The mechanical properties of scrapers were obtained under various conditions, including both running smoothly and starting under no-load or full-load. Moreover, we could obtain the rules of influence of time course for maximum equivalent stress of scrapers with different speeds and acquired the degree of damage which was caused by starting impact loading under no-load or full-load. The simulation results show that, the scraper has good mechanical and anti-impact properties. This work provides a universal method to study the dynamic characteristics and impact damage of scrapers with different specifications.

scraper; different working conditions; chain speed; dynamic characteristics; impact damage

國(guó)家自然科學(xué)基金(51504121);教育部博士點(diǎn)基金(20132121120011);材料腐蝕與防護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(2014CL18);工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(GZ1402);機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(SKLMT-KFKT-201515)

2015-10-10 修改稿收到日期：2015-11-25

張強(qiáng) 男，教授，博士生導(dǎo)師，1980年生 E-mail:lgdjxzhangqiang@163.com

TP391.9

A

10.13465/j.cnki.jvs.2016.24.009