煤礦掘進機回轉平臺疲勞壽命分析及結構優化研究

劉建旗

（西山煤電股份有限公司 馬蘭礦，山西 古交 030200）

1 概況

掘進機是煤炭開采過程中的關鍵機電裝備，其運行可靠性和穩定性會對煤炭開采效率有非常重要的影響。回轉平臺是掘進機中的重要結構件，主要作用是實現掘進機截割部與機體的連接，同時對截割部的上下和左右移動過程進行控制。工作時截割部產生的作用力都要通過回轉平臺傳遞到機體中，因此回轉平臺需要承受較大的工作載荷，且這種載荷是周期性變化的，所以回轉平臺承受的是周期性載荷，容易產生疲勞損傷。本文以馬蘭礦EBZ300型掘進機為研究對象，基于有限元方法對該掘進機回轉平臺的疲勞壽命進行分析，并在此基礎上對其結構進行優化改進，對提升回轉平臺結構的運行穩定性和使用壽命具有重要的工程實踐意義。

2 有限元模型的建立

2.1 三維模型建立

以馬蘭礦EBZ300 縱軸懸臂式掘進機為對象進行分析，利用SolidWorks 軟件根據該型號掘進機回轉平臺的實際結構尺寸構建三維幾何模型。建立模型時需要結合實際情況對一些細小結構進行簡化處理，目的是在保證計算精度的前提下，提升模型計算的收斂性，加快模型計算速度。將建立好的三維模型導出為STL 通用格式，以備導入到Ansys 軟件中。

2.2 有限元模型建立

將STL 格式模型導入Ansys 軟件后，需要進行網格劃分和材料設置等操作。網格劃分質量會對計算過程和計算精度產生直接影響，軟件提供多種類型的網格單元形式，不同類型單元各有其適用場合，本案例選用的是四面體網格類型?！?br>