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。     

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。     

基于Pro/E和ADAMS的连续采煤机截割滚筒的运动仿真

通过Pro/E建立截割滚筒运动机构的整体模型,利用Pro/E和ADAMS的联合接口Mechanism/Pro,将模型转入ADAMS中。并添加约束、运动、和动力,模拟连续采煤机截割滚筒的运动情况,获得截割滚筒的运动轨迹、速度和加速度,分析摇臂摆速、滚筒转速等对机构的影响,为合理选择截割滚筒的工作参数和提高工作机构的性能奠定基础。     

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。     

基于PRO/E的连续采煤机滚筒的参数化设计

依据连续采煤机截割滚筒整体结构和装配关系,利用Pro/Engineer强大的参数化造型技术及其提供的二次开发模块Pro/Toolkit,建立了连续采煤机截割滚筒参数化设计系统.该设计可避免产品设计过程中不必要的重复性工作,提高了设计的质量、水平以及工作效率,为深入开展连续采煤机截割滚筒的仿真研究奠定了基础.     

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。     

基于遗传算法的连续采煤机滚筒参数优化设计

为设计优质高效的截割滚筒,根据连续采煤机滚筒的结构特点和工作状况,建立了以煤炭生产综合经济效益为总目标函数,以截割比能耗、载荷波动系数、煤岩块度和生产效率为分目标函数的多目标、多变量、多约束的滚筒优化模型,采用生物进化思想,基于遗传算法对在不同截割阻抗下的滚筒结构参数和运动参数进行优化,得出不同截割条件下连续采煤机滚筒的最佳运动参数和结构参数.该优化结果可用于指导煤炭企业生产,使其获得良好的经济效益.     

滚筒结构参数对粉尘爆炸率的影响

通过假设与简化,建立了采煤工作面粉尘爆炸率与采煤机滚筒设计参数间关系的数学模型.以国产某型滚筒式采煤机为例,采用计算机模拟的方法得到了采煤机滚筒直径、螺旋叶片头数与粉尘爆炸率之间的关系曲线.通过分析,确定了各参数对粉尘爆炸率的影响,为预测不同结构滚筒参数的采煤机对粉尘爆炸率的影响,完善采煤机工作性能的评价体系,改进滚筒设计,减小采煤机的截割粉尘,降低粉尘爆炸率,提高煤炭生产的安全性提供理论依据.     

采煤机滚筒计算机辅助设计系统

以截割理论为基础,通过对影响采煤机滚筒性能各因素的考虑,建立了采煤机滚筒的计算机辅助设计方法,介绍了采煤机滚筒计算机辅助系统设计软件及其内容、特点和工作过程;利用该软件可以设计新滚筒,也可以对已使用的滚筒进行改造设计,所设计的滚筒可以改善采煤机的截割性能,提高截割效率,增加机器的稳定性.图4,参5.     

采煤机截割产尘的数学模型

通过分析与假设，文章建立了采煤机械割粉尘与截齿排列参数、滚筒结构参数和采煤机运动参数之间关系的数学模型，并对模型进行了显著性检验。该模型不仅能计算采煤机截割产尘量大，而且可以用于定量地分析各种因素对截割粉尘的影响，这对于评价采煤机的工作性能和改进其设计与操作都具有非常重要的作用。     

连续采煤机工作机构的优化模型

为了提高连续采煤机工作机构的设计效率和工作性能,采用相似理论和单因素试验的方法,对连续采煤机滚筒的结构特点和工作状况分析,建立了以截割比能耗、载荷波动系数、煤岩块度和生产率为目标函数的多目标、多变量、复合约束的工作机构优化模型,该模型为提高工作机构的设计质量和设计效率以及生产中合理选择工作参数提供了一定的理论依据.     

基于相似理论的连续采煤机滚筒参数设计

截割比能耗是衡量采煤机滚筒设计优劣的重要指标之一.为了改进和完善连续采煤机的滚筒设计,基于相似理论,采用矩阵转换法,推导出模型实验的相似准则,以显著影响比能耗的滚筒参数为参变量,用单因素实验法获取实验数据;采用回归分析法,获得影响比能耗的滚筒参数模型.实验表明:该模型能够较全面地反映滚筒结构参数和运动参数对比能耗的影响关系,为连续采煤机滚筒设计提供了理论依据.     

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.     

采煤机滚筒参数与尘肺病患病率关系的数学模型

为了研究采煤机滚筒设计参数对尘肺病患病率的影响,以期改进滚筒设计、降低尘肺病患病率,以采煤机截割粉尘的产生机理和现场采集的数据为基础,在假定工作面呼吸性粉尘浓度与采煤机截割比能耗成线性关系的条件下,通过对采煤机滚筒各设计参数与呼吸性粉尘浓度、尘肺病患病机理之间关系的研究,给出了工人接尘量的计算方法。综合分析各因素的影响,建立了采煤机滚筒设计参数和尘肺病患病率之间关系的数学模型,并对该模型进行了显著性检验。结果表明:回归方程具有显著意义,数学模型具备较好的拟合性。该项研究可为改进现有采煤机滚筒的设计,减少截割粉尘、降低尘肺病发生、预测新设计采煤机工作时对尘肺病患病率的影响以及为采煤机工作性能的评价提供理论依据。     

可视化模拟在连续采煤机滚筒设计上应用

为了准确研究连续采煤机工作时工作机构上的载荷情况,以破煤理论为基础,通过对影响截齿载荷的各项因素进行理论分析,建立了滚筒受力的数学模型.根据模型,基于VB6.0平台设计了连续采煤机滚筒的计算机辅助设计系统.利用该系统在可视化界面中输入不同的参数,可以输出不同工况下的滚筒载荷.该可视化模拟软件为连续采煤机的滚筒设计提供了简捷、有效的设计手段.     

镐型截齿截割阻力序列的混沌分形维数与能耗

为更好地评价截齿截割性能,根据镐型截齿截割阻力实验曲线,利用功率谱法定性地分析截割状态的混沌特征,给出了截割阻力序列混沌分形维数与能耗和盒维数码尺的关系,应用MATLAB定量求出两种安装角度截齿截割阻力时间序列的盒维数。结果表明,45°安装角截齿的截割阻力盒维数及能耗大于40°安装角。建立的截割阻力维数、能耗模型,为滚筒式采煤机的截割理论研究和设计提供了新的方法和途径。     

剪切式切纸技术在PASSIM系列卷接机组上的应用研究

研究了国内外主要卷接机组水松纸切割系统,剪切式切纸较滚切式切纸具有明显的技术优势.通过分析PROTOS系列切纸轮的工作原理,设计了一种机构应用于PASSIM系列卷接机组中,既保留了PASSIM系列切纸轮在一个轮体上实现切纸与搓烟2种功能的特点,同时在PASSIM系列卷接机组中实现了剪切式技术.     

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.     

一种采用灰色马尔科夫组合模型的采煤机记忆截割算法

针对传统采煤机记忆截割策略需要频繁人工调整摇臂高度导致效率和精度低等不足,提出利用灰色马尔科夫组合模型的采煤机自适应记忆截割策略。当采煤机截割岩石时,首先根据截割高度先验数据,利用灰色模型得到截割高度预测数据,在此基础上,对该预测数据进行残差计算和状态划分,确定马尔科夫链状态概率矩阵。通过马尔科夫链状态概率矩阵对灰色模型进行反馈修正,得到采煤机截割高度自适应调整值。通过模拟采煤机工作面调整高度,对2种采煤机记忆截割策略进行仿真分析。研究结果表明:传统记忆截割模型可信度为96.26%,但需要5次人工调整,而灰色马尔科夫记忆截割模型的可信度在无人干预下高达99.20%;基于灰色马尔科夫组合模型的采煤机记忆截割策略不仅具有更高的控制精度,而且大大提高了采煤机的自动化水平。