MG400/951-WD型采煤机螺旋滚筒可靠性灵敏度优化设计

为提高含夹矸煤层赋存条件下采煤机螺旋滚筒的可靠性,以“MG400/951-WD”采煤机为研究对象,对含夹矸煤层的试样进行物理力学参数测试。基于破煤理论,模拟得到含夹矸煤层赋存条件下螺旋滚筒的冲击载荷。结合刚柔耦合虚拟样机技术建立以螺旋滚筒为模态中性文件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,得到螺旋滚筒的应力分布规律和振动特性。对采煤机刚柔耦合模型进行受迫振动分析,得到系统模态频率。在可靠性干涉理论和共振失效准则分析的基础上,利用神经网络,讨论相关失效理论的采煤机螺旋滚筒可靠性灵敏度优化设计问题。分析牵引速度v_q、螺旋滚筒直径D、螺旋升角a、螺旋滚筒宽度B和截线距t对螺旋滚筒应力可靠性、振动频率可靠性和振幅可靠性的影响。构建螺旋滚筒多目标优化设计状态函数,利用结构进化优化算法,得到螺旋滚筒设计变量的最优解。结果表明：优化后螺旋滚筒最大应力为770.035 1 MPa,较优化前降低11.42%;优化后的螺旋滚筒固有频率得到提升;优化后螺旋滚筒振幅为0.361 6 mm,较优化前降低20.12%,动力学指标得到改善,螺旋滚筒设计变量对其可靠性的影响程度降低;优化后螺旋滚筒可靠度...     

MG200/446-WD型采煤机截割部行星架优化

以MG200/446-WD型薄煤层采煤机为研究对象,针对传统采煤机结构笨重、零部件易失效等问题,在分析了滚筒受力并创建了采煤机的Pro/E模型后,采用刚柔耦合虚拟样机技术和粒子群算法,优化了截割部行星架的参数,提高了行星架的寿命和采煤机的性能。     

离散元技术在螺旋滚筒装煤性能研究中的应用

为研究复杂煤层赋存条件下螺旋滚筒的装煤性能,根据内蒙古鄂尔多斯某矿煤样性质测试结果,结合DEM(离散元技术)方法,建立薄煤层采煤机螺旋滚筒与煤壁的离散元耦合模型。解决了螺旋滚筒与煤壁的耦合以及离散元仿真中各参数的合理选择等关键问题;通过跟踪和统计装煤过程中颗粒速度、质量,获取螺旋滚筒装煤过程中煤流的运动形态,以及滚筒包络区域内颗粒的速度分布,根据不同区域的颗粒质量统计计算出螺旋滚筒的装煤效率。通过对采煤机工业性试验中一次截割工作面长度的落煤量和刮板输送机运煤量的统计,发现利用DEM模拟得到螺旋滚筒装煤率与试验数据基本一致。此研究结果为螺旋滚筒装煤性能的改善提供了一种新的方法。     

基于混沌粒子群算法的采煤机优化设计

为了能够提高采煤机的性能,利用混沌粒子群优化算法对采煤机螺旋滚筒进行了优化设计。讨论了采煤机螺旋滚筒的优化数学模型;分析了混沌粒子群算法的基本原理;利用MATALAB软件编制优化设计程序,对采煤机滚筒进行了优化设计。     

基于多目标优化的采煤机滚筒最优运动参数的动态匹配

为了实现滚筒采煤机无人自动化采煤时滚筒截割性能综合最优,分析研究了不同采煤性能指标随滚筒运动参数即牵引速度和滚筒转速的变化规律,建立了各性能指标的评价模型。选取运动参数为设计变量,建立了以不同性能指标为分目标的多目标优化模型,在约束条件下利用基于模拟退火的粒子群优化算法进行了优化计算,得到了不同煤层硬度下综合性能最优的运动参数,分析优化结果后得到了最优运动参数随煤层硬度的变化规律。最后比较了只调节牵引速度的传统采煤机滚筒运动参数和牵引速度、滚筒转速联合调速的综合性能最优的运动参数匹配下截割性能的优劣,结果表明,综合性能最优的运动参数随不同煤层硬度匹配下采煤机滚筒多方面的截割性能都优于只调节牵引速度的运动参数的匹配,联合调速优于单一的牵引速度调节,对采煤机滚筒运动参数的动态匹配、采煤机对煤层的适应性以及智能化、自动化可以提供参考。     

基于经济截割的采煤机运动学参数优化研究

利用Matlab软件编制了采煤机以不同牵引速度、不同截割深度截割不同坚固性系数煤层时的载荷计算程序并生成载荷文本,采用均匀设计法对这些文本进行选择,作为刚柔耦合模型的外载,仿真后通过人工神经网络预测了其他工况下各关键零部件的可靠性。基于神经网络预测结果分析了煤层坚固性系数,采煤机牵引速度以及滚筒截割深度与采煤机工作可靠性的关系。并且在保证采煤机可靠工作的前提下,得到了采煤机经济截割曲线,以及相应的最优生产率。研究表明：该型采煤机截割坚固性系数为3的韧性煤时,推荐牵引速度为4.807 m/min,截割深度为550 mm,此时采煤机落煤率为257.8 t/h,其中,单滚筒理论最大落煤率为165 t/h。将虚拟样机技术与人工神经网络相结合能更快更好地解决工程实际中的多参数复杂优化问题。     

采煤机螺旋滚筒装煤性能研究及其参数优化

在理论研究的基础上 ,将影响采煤机装煤性能的 4个主要因素即滚筒叶片直径、滚筒转速、螺旋叶片内、外螺旋角做为设计变量 ,滚筒装煤生产率为目标函数进行了优化设计 ,并进行了分析。     

含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构载荷问题

通过对含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构实际工况的分析,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的受力模型,利用Matlab软件编制了滚筒瞬时负载的模拟程序;生成了滚筒瞬时负载的文本文件,并将其成功地导入机械系统运动学和动力学仿真软件ADAMS环境下建立的采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机系统中,为定量研究采煤机截割部工作的可靠性提供了条件,使复杂煤层赋存条件下的薄煤层实现综采成为可能.研究结果表明,利用Matlab能准确地模拟复杂地质条件下采煤机工作机构遇到大块、硬结核体时滚筒瞬时负载的剧烈变化;Matlab文件操作函数生成负载文本的方法,能有效处理具有非线性、时变性、强耦合的复杂载荷问题.     

基于混沌粒子群算法的采煤机优化设计

介绍了混沌粒子群算法的基本原理及其优化算法,构建了采煤机螺旋滚筒的优化模型,并将混沌粒子群算法应用采煤机螺旋滚筒优化之中,通过实践发现,优化后的采煤机工作稳定,能够有效提升采煤机性能。     

采煤机螺旋滚筒在三软煤层中使用效果的分析

分析了采煤机螺旋滚筒在三软煤层中的使用效果 ,为在三软煤层中滚筒如何能提高装煤效果提供了理论分析和参考意见     

不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化

为了在不同截割工况下实现采煤机安全运行和高效生产,以牵引速度、滚筒转速为优化变量,以齿轮动载荷、采煤生产率、块煤率以及截割比能耗为子目标,建立了采煤机截割性能多目标优化模型;提出了基于权重系数轮换的各性能子目标权重系数的寻优方法,以确定适应不同截割工况的最优权重组合。利用遗传算法优化得到正常煤层、夹矸煤层和岩石断层工况下随截割阻抗变化的最优牵引-截割运动参数,并对比分析最优运动参数控制和传统牵引调速控制下采煤机的截割性能。结果表明,与传统牵引调速控制相比,采用最优运动参数控制不但明显提高了正常煤层和夹矸工况下的采煤经济性能,而且可安全快速通过断层区;此外,滚筒转速在24 r/min附近时截割传动系统出现局部共振,因此滚筒变速截割时应避免在共振转速下运行。所得结果为采煤机自适应变速截割的实施提供参考。     

刨煤机牵引块疲劳寿命分析与优化设计

作为刨煤机关键零件的牵引块,其性能对刨煤机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以刨刀和牵引块为模态中性文件的刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于“刨煤机设计计算系统软件”获得的刨刀和刨链的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了牵引块的应力与应变云图;基于ADAMS的仿真结果,利用NSOFT软件对牵引块进行疲劳寿命分析,并对疲劳寿命较低的12个区域进行优化设计,使牵引块等效应力和应变最大值分别降低了46.4%和48%,最小疲劳寿命提高了184.35%,满足设计要求。     

基于应力-强度干涉理论的采煤机截割部关键零件可靠性分析

随着中厚煤层不断开采完毕,薄煤层开采比重将不断加大,其安全、高效开采日显重要,但由于开采空间有限、条件恶劣,采煤机易出现设计结构不合理、工作状态不稳定、可靠性差等问题。以MG2*100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS建立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模型,基于破煤理论建立了采煤机螺旋滚筒的力学模型,通过MATLAB编制了相关程序解决了刚柔耦合虚拟样机模型载荷添加的问题;通过虚拟仿真获取了关键零件输出轴、壳体、行星架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域信息,以30组不同牵引速度仿真模型的仿真结果建立了各关键零件的最大应力分布函数;以应力-强度干涉可靠性理论为基础,结合各关键零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,在考虑载荷作用次数情况下,建立各关键零件在随机载荷多次作用下的可靠度计算模型。经分析计算得到输出轴、行星架、壳体的可靠度分别为0.978,0.536及0.614,研究发现:行星架与壳体存在应力集中现象,应力最大位置分别位于行星架腹板与花键轴相交处及壳体惰轮轴孔后侧与行星减速器承载部分相交处。在对薄弱零件改进后,行星架、壳体的可靠度分别达到0.969 0和0.997 4,满足使用要求。该方法可有效缩短产品设计周期,提高采煤机关键零件的设计质量及可靠性。     

模糊理论在采煤机螺旋滚筒结构参数优化设计中的应用

螺旋滚筒是滚筒采煤机的工作机构,它兼有截煤和装煤的功能。将模糊理论应用于采煤机螺旋滚筒结构参数的优化设计,能充分考虑影响截割比能耗的各种因素的模糊性。通过建立数学模型、确定设计变量和选取约束条件及其隶属函数,并进行求解,使滚筒参数的设计结果更能符合工作实际,从而提高采煤机的工作效率。     

薄煤层采煤机装煤性能研究

为了提高薄煤层采煤机的装煤性能及工作效率,运用理论分析与离散元数值模拟的方法对其进行了研究。针对理论落煤量及理论装煤量与牵引速度、滚筒截深、滚筒转速、螺旋升角的关系进行了理论分析;基于PRO/E与EDEM建立了采煤机截割部的离散元仿真模型及煤壁模型,模拟了采煤机截割、破碎煤岩的复杂过程,并获得了相应的装煤率;基于正交试验法分析了牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角、滚筒截深对采煤机装煤性能的影响规律及显著程度。基于实际工况,得到了新型薄煤层采煤机的最优设计参数,为采煤机滚筒装煤性能的研究及优化提供了一种新方法。     

基于MATLAB的巷道卧底鼓模糊可靠性优化设计

在模糊数学理论和可靠性优化设计技术的基础上,提出巷道卧底鼓的模糊可靠性优化设计方法。建立了巷道卧底鼓模糊可靠性优化设计数学模型,通过把模糊优化设计转化成常规优化设计,运用MATLAB优化工具得出优化结果,其结果证明了模糊可靠性优化是一种更符合工程实际的计算方法。     

基于参数化设计的矿用带式输送机结构优化研究

带式输送机是矿井工艺生产中关键的机械设备,矿井带式输送机承担煤炭物料连续运送的重任。该设备由多种复杂的机械零部件组成,其中传动滚筒是带式输送机运行的核心部件,结构组成较为复杂。传动滚筒的结构参数众多,在结构设计方面有了优化空间。为了改进带式输送机传动滚筒的结构设计,通过workbench软件对传动滚筒建立起参数化模型,对影响结构的关键参数进行优化设计,在保证结构强度和焊缝应力符合安全要求的情况下,实现了传动滚筒的轻量化设计,降低了传输过程中的能耗,有效提升了传动滚筒的结构可靠性。