含夹矸煤层条件下采煤机螺旋滚筒优化设计

采煤机截割夹矸煤层时,螺旋滚筒易失效。为提高螺旋滚筒的可靠性,基于刚柔耦合技术、灵敏度设计理论和相关失效性理论进行优化设计;基于破煤机理,对螺旋滚筒的瞬时负载进行数值模拟,建立采煤机刚柔耦合虚拟样机联合仿真模型,通过刚柔耦合虚拟样机仿真获得螺旋滚筒的薄弱区域、应力和振动性能指标;结合可靠性灵敏度理论,分析了关键零件的应力可靠度、振幅可靠度及其动态与渐变灵敏度结果;基于相关失效性理论,得到了螺旋滚筒相关多失效模式可靠度及螺旋滚筒设计变量的可靠性灵敏度,建立改进遗传算法对螺旋滚筒进行可靠性优化设计。结果表明,滚筒综合可靠度由0.888 5提高到0.977 5。优化后的螺旋滚筒设计变量灵敏度绝对值均降低,综合可靠性得到提升。将刚柔耦合技术、可靠性灵敏度设计理论和相关失效性理论相结合,提出一种适用于含夹矸煤层的采煤机螺旋滚筒优化设计方法,为设计高效螺旋滚筒提供了一种有效途径。     

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.     

连续采煤机瞬时载荷分析

针对连续采煤机工作过程中的载荷波动问题,通过对连续采煤机滚筒截煤过程及其截齿受力状况的分析,研究了截齿处于截割断面不同位置时的滚筒瞬时载荷.提出了波动因数作为衡量滚筒载荷波动和工作平稳性的指标,建立了相应数学模型,并对螺旋滚筒瞬时载荷与载荷波动的进行了计算机模拟.为螺旋滚筒的进一步设计提供必要的理论依据.     

采煤机螺旋滚筒参数的优化设计

本文分析了采煤机滚筒结构参数与运转参数对截装性能的影响,提出了螺旋滚筒的评价指标。在此基础上,应用规划论方法,建立了螺旋滚筒参数优化模型,并据此对不同煤层厚度适用的螺旋滚简参数进行了优化设计。例算表明,此模型用于滚筒参数设计是可行的。     

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PSO-GACA的采煤机螺旋滚筒参数优化设计

为了改善滚筒采煤机的装煤性能、增加采煤机的块煤率、提高其产煤经济效益,以叶片外缘直径、内、外螺旋升角、滚筒转速和采煤机牵引速度为设计变量,选择装煤生产率最大和吨煤售价最高作为目标函数,建立了各种几何约束及性能约束,采用粒子群算法和蚁群算法的混合算法(PSO-GACA算法)对螺旋滚筒的参数进行优化设计。结果表明,在保证滚筒不发生堵塞、抛煤距离合理等条件下,优化后的采煤机装煤生产率提高14.5%,块煤率增加13.2%,吨煤售价可提高0.75%。     

采煤机重型螺旋滚筒的飞轮效应

从采煤机工作机构载荷的特点出发,在提高滚筒寿命和硬煤截割能力方面,指出重型螺旋滚筒特有的作用,即耐磨损能力,并揭示飞轮效应在采煤机工作机构上的应用机理.通过建立滚筒运动的动能与势能转换关系模型,提出了螺旋滚筒上产生附加惯性扭矩和附加动态截割强度概念,确立了滚筒的运动波动量与转动惯量的关系,为减小采煤机工作时的振动、设计合理的滚筒提供了必要的理论依据.     

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.     

采煤机新型螺旋滚筒装煤生产率的计算

本文根据采煤机螺旋滚筒装煤过程的特点,提出新型螺旋滚筒结构的设计问题,写出了新型螺旋滚筒装煤生产率的计算公式。通过对基本参数相同的两种滚筒具体实例计算比较,表明新型螺旋滚筒的装煤生产率明显优于原传统结构的螺旋滚筒。     

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.     

采煤机截齿排列参数对粉尘爆炸率的影响

利用假设与简化,建立了粉尘爆炸率与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,模拟得到了粉尘爆炸率与截线间距、每线齿数、叶片头数、截齿最大切屑厚度之间的关系曲线,通过分析,确定了上述采煤机截齿排列各参数对粉尘爆炸率的影响,为改进机器设计、合理确定采煤机的截齿排列参数、为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。     

依块煤率确定采煤机滚筒工况参数与结构参数

机采煤块煤率是煤炭工业的一个重要经济指标.本文从机采煤块度分布规律入手,论述了如何按给定块煤率确定采煤机截煤螺旋滚筒的主要参数.     

采煤机运动参数对工作面温升的影响

采煤工作面的温度关系到工人的健康、设备的使用性能和煤炭生产的安全。为了研究采煤机运动参数对工作面温升的影响,建立了采煤机设计参数与工作面温升关系的数学模型,分析了采煤机的牵引速度、滚筒转速与工作面温升之间的关系及其影响。模拟结果表明,采煤机的运动参数对工作面的温升有直接的影响,工作面的温度随采煤机牵引速度的提高迅速增加,滚筒转速对工作面的温升影响较大;适当降低采煤机的牵引速度和滚筒转速能降低采煤工作面的温升。该结果为正确选择采煤机的运动参数、减少采煤机工作发热、降低采煤工作面温升、进一步改善采煤工作面的环境提供了依据。     

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.     

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。     

滚筒结构参数对工作面噪声的影响

为降低采煤工作面噪声、改善作业环境,建立了滚筒结构参数与工作面噪声关系的数学模型,通过计算机模拟,得到了螺旋滚筒直径和宽度与工作面噪声的关系曲线.结果表明:随着滚筒直径的增加,工作面噪声也逐渐增大,当滚筒直径大于1.4 m时,工作面噪声变化趋缓;随着滚筒宽度的增加,截割阻力增大,工作面噪声近似线性增加.正确设计滚筒直径和宽度,既可保证采煤机很好地完成落煤、装煤任务,又能有效缓解工作面的噪声.     

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。