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.     

采煤机无人自适应变速截割控制方法

为了实现采煤机的无人自动化采煤,并使采煤机在截煤时的块煤率及截割比能耗等截割性能参数综合较优,通过分析现有采煤机的工作原理及特性并建立采煤机变速截割仿真模型,得到煤层截割阻抗与截割电机定子电流的关系。在此基础上,提出一种适用于滚筒采煤机的自适应变速截割控制方法,通过划分煤层截割阻抗范围,对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化调节,根据采煤机截割电机定子电流及时间信号,结合所制定的控制策略实现采煤机对煤层截割阻抗的自动识别及自适应调速控制,最后进行仿真分析及试验进行验证。研究结果表明:该控制方法可取得较好效果并具有可行性,为实现采煤机自适应变速截割及无人化自动采矿提供参考。     

采煤机液压混合动力截割传动系统的设计

基于差动行星齿轮调速原理,设计了一种截割转速可调的采煤机液压混合动力截割传动系统.根据系统组成,建立了关键元件的数学模型及控制方法.以AMESim软件为平台,分析了液压马达和滚筒的动态特性以及液压混合动力系统的缓冲性能.结果表明:所设计的液压混合动力截割传动系统能够调节采煤机的截割转速,在复杂煤层下比传统恒速截割采煤机具有更好的截割性能;液压马达及滚筒响应速度快且能够准确跟踪目标转速,液压系统可以缓和突变负载产生的冲击.     

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.     

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.     

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.     

齿轮传动系统冲击载荷抑制与动态参数优化

针对重载高速齿轮传动系统冲击载荷大、影响系统可靠性和使用寿命等特点,以某采煤机齿轮传动系统为例,建立了包含电机动态模型、耦合轮系和行星轮系动力学模型的采煤机动力传动系统机电耦合模型,研究了在采煤机运行过程中通过优化运动参数来降低截割传动系统冲击载荷的方法.仿真结果表明:在负载突变工况下,运动参数动态优化使截割传动系统中的冲击载荷减小.搭建了截割动力传动系统实验台架,通过台架试验研究了运动参数优化对截割传动系统冲击载荷的影响,实验与仿真所获得的传动系统冲击载荷的趋势相似,调速持续时间相近,验证了运动参数优化的有效性.