叶片是采煤机螺旋滚筒的主要构件，承受截煤和装煤载荷。因此，应合理地选择其结构尺寸，使之既能满足安全生产要求，又能合理地利用材料，减轻重量，以提高采煤机的工作稳定性，改善整机性能。本研究用有限元分析螺旋叶片的强度，为减轻滚筒重量寻求途径。
      叶片的主要几何参数有：螺旋叶片升角，片栽割宽度B，片内半径R和外半径Rz，叶片厚度T，截齿在叶片上的排列方式等。本研究只从结构强度分析要求选取叶片的厚度T，为优化设计变量，假定叶片的其余参数为已知，为减轻滚筒重量，应在满足强度要求的前提下，使叶片的体积最小，即以体积W(X)为目标函数。把螺旋叶片曲面区域，用隔开一定间隔d1与d，的坐标曲线分割为许多曲边四边形，对于每一个以点本程序可以进行采煤机螺旋滚筒具有强度约束的结构优化设计。程序中优化部分采用复合形法，强度计算采用板壳非轴对称有限元分析，在有限元分析中结构的离散化由程序自动完成。复合形法在探求i-i优化解过程中，俭查整个可行区域，因此所求结构可靠，收敛迅速，且能有效地处理不等式约束的问题。输入信息：计算性质标志变量，结构模型选择参数，自动剖分网格参数。结构材料参数和结构边界控制条件等。输出信息：优化设计中间计算值，厚度变量迭代值以及相对应的体积值和结构，当量应力值最终优化结果，结构最佳厚度，最佳厚度的最大当量应力值。
      根据某型采煤机螺旋滚筒的基本尺寸，用本程序对螺旋叶片进行优化计算。考虑到计算时间不致过多，螺旋叶片的计算位置只选定一个最危险截面，以按一种载荷计算。计算中选取采煤机的基本参数为：抗截强度Ap；抗压强度R’；牵引速度矶；滚筒转数；采高；滚筒直径；截齿配置如图所示。螺旋叶片优化计算模型参数：节点总数443单元总数603集中载荷数9；边界点总数140螺旋叶片厚度变量初始值与上、下界值：初始厚度取30cm；上界值取40cm，界值取2.0cm。计算过程效率，控制精度e分别取10时，计算的迭代次数为8次，目标函数计算次数为37次，约束涵数计算次数为46次，计算过程中占CPU时间为1小时21分2秒。结构优化计算结果：最优厚度值T，最优厚度的最大当量应力值，最小体积。考虑到齿座焊接存在内应力，载荷突然过大，叶片磨损及变形因素，故叶片厚度应适当加大一些。
      (1)优化程序采用网格自动生成方法，计算准备工作量很小，计算方便，实用性强。(2)对采煤机螺旋叶片的优化计算，因外载荷估计不尽准确，并考虑磨损及焊接E艺性要求等诸因素，设计变量下界值的确定偏于安全，故仅作为定性分析。据此分析应力分布，对叶片采取有针对性的措施，防止加厚的盲目性。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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