[发明专利]一种刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法

权利要求书

1.一种刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.建立刮板输送机传动过程链轮与链环的啮合动力学模型；

步骤2.根据所述链轮与链环啮合的动力学模型确定链环与链轮齿面的弹性接触力，结合Archard磨损模型，构建刮板输送机任意运行行程链轮齿面磨损深度的预测模型；

步骤3.定义刮板输送机链轮磨损失效模型，建立链轮磨损失效的可靠性极限状态函数；

步骤4.在所述链轮磨损失效模型的参数中确立随机变量；

步骤5.根据随机变量的分布产生随机数，带入求解链轮齿面磨损深度的预测模型，计算运行S km后齿面的磨损深度值和对应的链轮磨损失效的可靠性极限状态函数值，将随机变量样本值与对应磨损深度的可靠性极限状态函数值作为输入和输出训练Kriging代理模型，得到运行S km后链轮磨损失效的可靠性极限状态函数的Kriging代理模型；

步骤6.基于获得的链轮磨损失效的可靠性极限状态函数的Kriging代理模型结合蒙特卡洛法求解链轮磨损失效的概率及各随机变量磨损失效概率的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，步骤2中所述链环与链轮齿面的弹性接触力为链轮齿面未磨损时链轮与链环间的弹性接触力，通过以下公式获得：

其中，W_zh和W_k分别为重载和空载段运行阻力，L是链窝长度，通过下式获得：

L＝1.075p+2d，其中，

p是链轮圆环链的节距，d是圆环链的直径；D_e是链轮外径，H_w是链轮中心与链窝齿底距离，γ是链轮齿面与水平线的夹角。

3.根据权利要求2所述的刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，所述链轮齿面磨损深度的微分方程：

其中，K是链轮齿面的磨损系数，H是链轮齿面的硬度，P₀是齿面未磨损时链轮与链环间的弹性接触力，R是轮齿与链环的等效接触半径，R₁和R₂分别是链轮链窝和圆环链外廓的曲面半径，h(S)和h′(S)分别是运行行程S km时齿面磨损深度以及磨损深度关于运行行程S的导数，求解磨损微分方程得到齿面磨损深度的预测值。

4.根据权利要求3所述的刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，步骤3中

所述链轮磨损失效的可靠性极限状态函数定义为：

g(X,S)＝Δsinγ-h(S)

＝0.075psinγ-h(S)

若所述链轮磨损失效的可靠性极限状态函数g(X,S)小于0，则判定刮板输送机运行行程S km时链轮磨损失效。

5.根据权利要求1所述的刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，步骤4具体为：

将圆环链的节距p、圆环链的直径d、链轮外径D_e、链轮中心与链窝齿底距离H_w、链轮齿面倾斜角γ、链轮链窝和圆环链外廓的曲面半径R₁和R₂定义为随机变量，确定各随机变量的分布类型及概率统计信息，得到链轮设计参数的随机变量向量X＝(p,d,D_e,H_w,γ,R₁,R₂)。

6.根据权利要求5所述的刮板输送机链轮磨损可靠性评估方法，其特征在于，步骤5具体为：

根据各随机变量的分布类型及概率统计信息进行拉丁超立方随机抽样，生成随机变量的样本点矩阵，将各样本点带入并求解链轮齿面磨损深度的微分方程，求解获得运行行程Skm时链轮磨损失效的可靠性极限状态函数g(X,S)，分别将样本点和对应的可靠性极限状态函数值作为输入输出训练Kriging代理模型，得到刮板输送机运行S km链轮磨损失效的可靠性极限状态函数的Kriging代理模型。