超大型立磨减速机的结构优化设计及性能分析研究

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随着近年来我国“一带一路”国家战略的实施与国内外矿山开采、原材料基础行业、高铁、高速公路交通工程的快速发展,作为破碎粉磨行业节能、低耗的必备装备——立式磨机,尤其是大型、特大型立式磨机,目前已成为业界对粉磨设备高端产品的重要考量,意即成为业界研究的热点。减速机作为立式磨机的主传动部件,其可靠运行是立磨设备正常工作的必备条件。  本文以金象传动公司“超大型多分流立式磨机传动装置研发”项目(江苏省科技支撑计划项目)为研究背景,探索对超大型立式磨机主减速机的结构优化及其性能分析研究。主要研究工作为设计改进型锥-双行星传动结构的超大型立磨减速机,并基于Solidworks软件对箱体和行星架进行有限元分析及结构优化,以便在严苛的企业制造成本内控要求下实现行星传动均载效果好、整机轻量化等高性价比要求。  本文主要研究内容和创新性工作:  (1)在对国内外各类立磨减速机结构特征及其功能分析的基础上,探索选择确定最适合大型,超大型立磨减速机的锥-双行星传动结构,并通过优化传动设计软件的方法,使立磨减速机的传动参数设计更简便高效,在此基础上设计出超大型立磨减速机的各级传动参数。  (2)针对原有双级行星传动中各部件过高的精度要求,创新性的设计了新型均载结构——将球面拉杆和柔性行星架布置于双级行星传动结构中,从而充分实现双级行星传动的均载,并基于Solidworks软件对一级行星架进行有限元分析和结构优化,使其减重20%,继而充分满足企业对本产品研发严苛的高可靠性及性价比的设计要求。  (3)针对超大型立磨减速机的重要部件——箱体在设计和制造中的突出问题:箱体轻量化设计及其筒壁弯曲成型工艺难题,创新采用双筒结构箱体,并基于Solidworks软件对箱体进行有限元分析和结构优化,使其减重10%,同时对优化后的箱体进行动力学分析,以期验证箱体结构的优化效果。在此研究基础上研发出了与本企业现有加工能力相吻合的箱体结构及工艺,从而提高了产品的性价比。  (4)最后,充分利用项目组前期研发工作积累的大量试验数据和本文研究成果,对现有立磨减速机跑合试验台进行改进,从而使其能够满足对超大型立磨减速机的跑合需求。同时利用改进后的跑合试验台,对本文所研发的大型、超大立磨减速机进行了试验验证,结果表明,试验产品能充分满足企业对立磨减速器产品的高性价比要求:确保减速机运行可靠的同时制造成本亦得到大幅降低(下降了15%)。从项目立项至今,成功为企业节约成本超三百万元,按近三年平均订单保守估算,未来三年此项研究成果能给公司带来高达3600万元新增产值。
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