滚筒式采煤机截齿受力的模拟研究

为了探究采煤机滚筒上不同位置处截齿的受力情况,寻找截齿损坏的原因,基于煤岩截割理论,通过受力分析,给出了滚筒式采煤机截割纯煤和硬质包裹体时截齿的受力计算方法,并利用所开发的采煤机滚筒截割载荷模拟系统,求得了国产某种型号滚筒式采煤机端盘上和叶片上单个截齿、不同位置处截齿截割纯煤、叶片上单个截齿截割硬质包裹体时的受力情况,揭示了该采煤机滚筒上截齿的受力特征与变化规律,搞清了端盘外缘截齿损坏的根本原因。研究结果可为了解采煤机截割过程滚筒上各截齿的受力特征、改进滚筒的设计、提高截齿的使用寿命和滚筒乃至整个采煤机工作的可靠性提供理论依据。     

仿生截齿的磨损试验与温度分析

针对采煤机滚筒在截割过程中截齿受力较大的情况,分别对普通镐型截齿、仿生截齿进行截割过程的磨损试验和温度检测,通过三坐标齿轮综合测量仪对两种截齿的磨损情况和截齿的温度变化情况进行实验检测.通过对两种截齿的磨损情况和温度检测情况进行分析.研究结果表明:仿生截齿在截割实验过程中,磨损量相比普通截齿大,且在正向截割的过程中,仿生截齿有温度相对集中的位置,与普通截齿截割过程中温度值相比相差不大,对仿生截齿的硬度改进提供了理论依据.     

采煤机滚筒截齿的截线距分析及优化

为降低采煤机滚筒的截割比能耗,以某型采煤机的截割滚筒为研究对象,对合理选择截齿的截线距和切削厚度的比值进行了研究。利用UG三维CAD软件建立了3种不同截线距的截割滚筒模型,通过ANSYS/LS-DYNA对2组不同切削厚度情况下采煤机滚筒截割煤壁的过程进行了模拟,得到了镐形截齿所受截割力、特定时间内截落煤壁总体积、滚筒所受截割扭矩及截割比能耗等。通过对比这2组采煤机滚筒的截割比能耗和其他相关数据,分析了截线距和切削厚度的比值与截割效率的关系。结果表明,截线距和切削厚度的比值在2左右时,采煤机滚筒的截割比能耗最小。本研究结果对采煤机设计过程中滚筒截线距、滚筒转速和采煤机牵引速度三者之间的最佳匹配有一定的参考价值。     

MG-300采煤机不同截深滚筒载荷计算机模拟

为了分析采煤机滚筒瞬时载荷的波动情况,通过建立采煤机单个截齿受力和滚筒载荷数学模型的方法,并利用计算机模拟技术,对采煤机不同截深下的截割过程进行模拟.获得了滚筒在不同截深工况的载荷和波动系数变化特征.针对MG-300型采煤机的某种滚筒进行模拟分析,得出了实际应用中降低滚筒载荷波动系数的措施,并且为采煤机的动态设计及优化设计提供了必要的手段.     

镐型截齿不同截割速度对煤岩截割过程影响研究

采煤机工作过程中,镐型截齿直接截割煤岩,其截割速度影响其寿命,同时也对采煤机工作效率具有重要影响.本研究在分析镐型截齿截割过程中截割速度变化的基础上,利用颗粒流离散元软件(PFC)对不同截割速度对煤岩截割过程的影响开展研究.结果表明:煤岩截割过程中,镐型截齿截割速度总体呈非线性减小趋势,且随牵引速度、滚筒角速度的增大分...     

截齿截割的能耗与块度问题实验研究

煤岩截割是煤炭生产中最重要的一个过程。为了降低吨煤电耗，降低粉尘器，增加块度，须研究截齿截割过程吨煤电耗、块度变化规律，文中采用实验的方法对采煤机刀形、镐形截齿截割过程进行了模拟，并采用MATLAB对其结果进行了数据处理。得到截割过程的切深与吨煤电耗及块度间的关系。     

采煤机截齿动力学模型及其求解方法

通过对采煤机截齿截煤过程中的受力分析,建立了采煤机截齿的力学模型.在假设采煤机截齿为单自由度振动刚体的基础上,建立了采煤机截齿的动力学模型.同时,将采煤机截齿在截煤过程的振动假设为任意激励下的振动,并给出了任意激励下的采煤机截齿的运动方程及其求解方法.此研究为采煤机螺旋滚筒及整机的动力学分析及其设计奠定了基础.     

采煤机端盘截齿排列及安装条件

为了改善端盘截齿的受力状态,提高滚筒和截齿的使用寿命,根据端盘截齿的排列形式及其切屑图,分析了截齿对煤岩块度和工作面粉尘的影响,讨论了截齿安装角度对滚筒受力状态、截割比能耗以及端盘、截齿使用寿命的影响,确定了合理的角度范围.该研究可作为完善端盘截齿设计、提高滚筒工作效率的理论依据.     

连续采煤机截割滚筒的运动学分析

为了研究连续采煤机的动力学行为,提高采煤机工作机构的设计质量,根据实际工况,分析了连续采煤机截割滚筒的运动轨迹,建立了采煤机滚筒截齿的轨迹方程、速度方程和加速度方程,通过计算机仿真,分析了滚筒转速、垂直摆动速度对截齿运动参数的影响,为合理选择截割滚筒的工作参数和提高工作机构的设计质量提供了理论依据。     

复杂煤层采煤机滚筒载荷的数值模拟

为解决复杂煤层下工作的采煤机截齿磨损严重、缺失以及滚筒寿命低等问题,通过分析截齿与煤岩的接触位姿以及单齿的力学模型,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的力学模型。为便于工程分析与应用,适当简化了截齿与煤岩的截割状态,以离散随机过程判断每一时刻截割过程中的受力状态,给出了复杂煤层下采煤机滚筒载荷的模拟算法。该模拟算法可实现任意旋转周期内滚筒三向载荷和负载扭矩的模拟,为采煤机滚筒的数字化设计提供条件。     

基于综合截割性能优化的采煤机变速截割控制

针对目前滚筒采煤机在生产过程中采用单一牵引调速影响截割性能的问题,对采煤机的变速截割进行了探索研究.考虑变速截割的可行性及可靠性,按截割阻抗的大小对煤层硬度进行了平均划分;综合考虑不同截割性能指标的要求,对其进行加权平均作为优化目标,对截割运动参数进行了优化;在此基础上,对由截割阻抗变化引起的不同工况的调速策略进行了比较分析,得到了截割性能最优的变速截割调速控制策略.研究结果可为采煤机高效变速截割奠定理论基础.     

滚筒式采煤机记忆截割的数学原理

采煤机滚筒自动调高是实现采煤机械自动化的关键技术,记忆截割为主、传感器煤岩分界为辅的综合技术是其发展方向。基于记忆截割时采煤机姿态和牵引速度等因素的分析,采用密集等时间采样、稀疏等位移存储的方法,给出了等位移采样周期的确定方法及其指令式控制策略,建立了角位移和线位移传感器的检测数学模型,为选择传感器的类型和精度提供理论依据。依据记忆截割再现精度预测的必要性的论证和采煤机姿态产生偏差的修正方法,提出了适合记忆截割参数序列的灰色关联度新算法。同时,推导出不等作用面积液压缸的数学模型,给出了模糊控制系统原理和仿真框图。仿真结果表明,模糊控制器能有效控制电磁换向阀通断时间。研究成果为记忆截割技术实际应用奠定了理论基础。     

连续采煤机运动参数对截割载荷影响的研究

为了研究连续采煤机的运动参数对截割机构载荷的影响,通过对截割机构的受力分析,建立了连续采煤机截割滚筒载荷的数学模型。利用计算机模拟的方法,对不同滚筒转数、不同悬臂摆动速度下连续采煤机截割机构的载荷进行了模拟,得到了连续采煤机截割过程截割机构的三向载荷大小及其变化规律。结果表明,在截割机构的三向载荷中,推进阻力最大,升降阻力的波动最明显,各向载荷随悬臂摆动速度的增大而增加,随滚筒转速的提高而降低,所得结果为合理确定连续采煤机的运动参数、进一步改善连续采煤机的截割性能和工作质量提供了依据。     

单向示范刀采煤机记忆截割的模糊自适应PID控制仿真

针对采煤机载荷的随机性,调高机构的几何非线性以及单向信息采集的偏差.采用模糊自适应PID控制方法,实现采煤机双向截割滚筒高度的自动跟踪,给出了单向示范刀顶底板数字化模型与模糊自适应PID控制策略,在Matlab/Simulink环境下,对单向示范刀记忆模式的记忆截割曲线跟踪控制进行仿真,并给出误差曲线.仿真结果表明:下行截割曲线跟踪的综合误差近似为顶板数字化转换算法误差和控制系统跟踪误差的叠加.下行顶板数字化转换算法、控制系统算法及其综合误差满足工程要求,可为单向示范刀采煤机记忆调高系统设计提供理论基础.     

采煤机滚筒截齿排列的试验研究

根据采煤机破煤理论,研制煤岩截割试验台;根据不同的滚筒叶片截齿排列、螺旋叶片头数,研制4种不同的试验滚筒.以此为基础,在试验台上对4种不同截齿排列的滚筒进行截割性能试验,分析不同滚筒截割扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;同时,对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿排列滚筒截割块煤率.研究结果表明:对同一直径、不同叶片头数、不同截齿排列的滚筒,在截割时,随着螺旋叶片头数的增多,其载荷波动性减小;在2头螺旋叶片滚筒中,棋盘式滚筒的扭矩均值、方差等统计参数值均比顺序式的小,而棋盘式的块煤率比顺序式的大;具有3头螺旋叶片的畸变Ⅰ式和畸变Ⅱ式滚筒,在截割扭矩的统计参数值中除畸变Ⅰ式的方差小于畸变Ⅱ式的方差外,其余参数基本相等;并且,在4种滚筒中,畸变Ⅰ式截割时滚筒载荷的波动性最小,块煤率最大.     

采煤机滚筒截割复杂煤层的突变分析

为研究采煤机滚筒截割复杂煤层时载荷的变化规律,在构造复杂煤层结构形式的基础上进行了实验研究。根据实验载荷建立了截割载荷的本构模型,并建立了不同结构形式煤层的力学模型。同时,根据井下实际工况建立了滚筒截煤的力学模型,基于突变理论建立了截割过程的尖点突变力学模型,获得了滚筒截煤的刚度和能量条件。分析结果表明:煤层的阻侵刚度需大于采煤机牵引系统的刚度,否则采煤机将出现强烈的振动,使得传动系统损坏;同时,煤层破碎所需的能量应不大于截割滚筒的能量释放率,否则采煤机滚筒将出现堵转现象,严重时截割电机将被损害。     

连续采煤机截割部力学性能

建立连续采煤机截割部的力学模型及截割部的运动学模型,分析作用在连续采煤机截割部、滚筒和截割活塞杆上的力,得到了各部件受力随时间的变化规律.考虑到截割部摆速不稳定导致的瞬时切屑深度的影响,进一步确定截割部所受到的力,然后进行关键零部件的有限元分析,找到零件设计的薄弱环节.     

滚筒式采煤机滚筒载荷谱的模拟分析与研究

根据单个截齿的受力模型和计算公式,建立了采煤机滚筒力矩模型和载荷波动模型.在此基础上,利用MATLAB编写了截割面积最大和波动系数最小时,转角与截齿力的关系程序和转角与力矩的关系程序,并对某型号采煤机滚筒进行了载荷模型的模拟和分析,分别得到了截割面积最大和波动系数最小时的滚筒转速、牵引速度和三向力的波动系数,为滚筒设计和实际使用提供理论依据.     

采煤机滚筒截齿排列的研究

本文概述了目前国内外滚筒设计中截齿排列的优化原则,提出：为确保滚筒截割负荷波动系数最小,总截齿数减到最少,滚筒处于高效截割状态。截齿在圆周上均布应作为主要优化原则,其余原则应列入辅助原则。据此,对国内外广泛采用的棋盘式或混合式截齿排列的滚筒结构设计应用非均布叶片结构。并对棋盘式截齿排列滚筒的设计步骤与方法做了具体阐述。     

不同工况下采煤机截齿截割阻力实验研究

针对采煤机在不同工况下的截齿截割阻力的变化特性及斜切进刀工况下事故频发的状况,该文设计了由贴应变片插入式测量截齿和无线信号采集模块等组成的截齿截割阻力在线实验方案。将该方案用于MG400/930-WD型采煤机,在某大型采掘装备研究中心进行截割实验,得到了不同工况下采煤机截割阻力的变化曲线。分析实验结果可知,各截齿截割阻力在斜切进刀和正常工况下均为"间歇周期"变化,在单个周期内截割阻力先增大后减小,且增大和减少过程中呈波动变化;截割阻力在斜切进刀工况下先增大后减小,正常工况下较为稳定;在斜切进刀工况下,各截齿最大截割阻力数值及其出现的位置均不同,越晚参与截割的截齿出现最大截割阻力的位置越靠后,数值也越小,最大相差0.4 k N;斜切进刀工况下各截齿开始参与截割时,采煤机位置差异较大,最早与最晚位置相差约11.0 m;斜切进刀工况下的最大截割阻力达到6k N,约为正常工况下的6倍。该文实验方案可为采煤机斜切进刀工况下事故频发原因分析和截割部设计提供实验依据。