采煤机滚筒截割动力学研究

采煤机滚筒截割性能对煤矿开采有着重要的影响,为了对采煤机滚筒进行优化,通过分析截齿与煤壁间的相互关系,研究不同截割角度下截齿的截割状态,同时给出了截割阻力随截割距离的变化规律及截割阻力随截割线速度的变化规律,为采煤机滚筒的优化提供一定的理论指导。     

采煤机截割参数对截齿受力情况的影响研究

针对某煤炭企业服役中的采煤机存在振动的问题,采用仿真计算的方法,完成了采煤机截割滚筒半径尺寸、工作过程截割滚筒牵引速度和截割滚筒转速变化对截割力的影响规律分析.结果表明,采煤机截割滚筒半径尺寸的变化对滚筒截割齿的作用力影响较小,截割滚筒工作时牵引速度和旋转速度的变化对滚筒截齿作用力影响明显,采煤机工作过程中出现振动问题...     

采煤机新型冲击截齿结构及其控制系统研究

为了解决采煤机在截割过程中截割磨损严重、截割效率低下的现状,提出了一种新的采煤机冲击截齿结构,在截割滚筒上设置了液压冲击截齿,采用电液控制系统驱动截齿的运行,实现对煤岩的预裂处理,提高截割滚筒截割作业时的截割效率,降低截齿磨损.实际应用表明,新的截割滚筒能够将截割作业时的效率提高15％以上,将截齿的使用寿命提高23.5...     

采煤机滚筒结构优化研究

为了解决采煤机滚筒截割性能差,截齿易发生折断的问题,利用数值模拟软件对采煤机滚筒截割煤壁进行分析,发现截割过程分为两个阶段,分别为采煤机进刀和截割,并通过对采煤机截割煤壁截齿受力均值进行分析,给出了其相应的优化方案,通过对优化后的受力进行分析发现,优化后截齿受力平均值波动明显小于优化前的波动,且经过优化后截齿的受力均值从未优化前的1 076 N降低至914 N,降低了 152N,降低的幅度为15.06％.为采煤机优化设计提供了 一定的参考.     

连续采煤机截割滚筒的运动学分析

介绍了连续采煤机截割滚筒的运动方式与截齿运动的理论模型,并以某一进口连续采煤机为例,对连续采煤机中截齿的运动轨迹、截齿加速度与速度的仿真研究进行实例分析,以期为选择合适的截割滚筒和提高采煤机的设计质量提供参考。     

采煤机截割滚筒设计方法的研究

针对采煤机滚筒截割参数之间的相关性及其设计流程的复杂性,以某型采煤机滚筒设计为例,系统地介绍了一套简洁、高效的滚筒设计方法。该方法从截割比能耗出发,依次推导出切削厚度、截线距、滚筒转速、牵引速度、截割功率等主要参数,进而利用截齿排列图进行布齿设计,最后通过载荷计算验证设计可行性。该方法全面考虑了各截割参数之间的关系,并引入载荷校验环节,避免参数设计的盲目性,简便易行,对采煤机截割滚筒设计具有较强指导意义。     

连续采煤机截齿随机载荷的数学模型

截齿的载荷是确定连续采煤机截割工况和研究其截割性能的依据,根据对连续采煤机截割滚筒结构特殊性和工作条件复杂性的分析,通过假设单个截齿平均载荷与随机载荷的关系、截齿的受力分布类型以及硬质包裹体的接触概率,利用叠加原理,建立了在复杂煤层截割时,连续采煤机上处于截割断面不同位置的截齿的随机载荷的数学模型.     

滚筒截齿对采煤机截割部工作可靠性的影响研究

运用MATLAB软件编制了含硫化铁结核工况下的采煤机滚筒瞬时负载变化规律生成程序,并模拟采煤机滚筒缺齿时的瞬时负载情况,发现缺齿时滚筒受力增大22.37%,载荷波动系数平均增大21.63%。利用ADAMS、ANSYS软件建立采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机系统,将得到的两套滚筒瞬时负载文本文件分别导入到虚拟样机系统中进行仿真,分析出滚筒缺齿对采煤机截割部影响巨大,甚至导致截割部行星传动系统的强度、动态刚度不足,进而影响采煤机使用寿命。     

基于截割特性的采煤机截齿优化研究

为了解决采煤机截割作业过程中截齿磨损严重、截割机构故障率高的问题,采用离散元仿真分析的方法对截齿截割作业时的截割特性进行了研究。结果表明,在截割前对煤壁进行预裂冲击的方案能够有效提升采煤机的截割效率。根据研究结果,提出在采煤机截割滚筒上设置冲击截齿的方案,将采煤机截割时的效率提升了14.2%,将截齿的使用寿命提升了78.4%,对提升井下截割效率和综采经济性具有十分重要的意义。     

矿井采煤机螺旋滚筒截齿关键参数优化设计研究

采煤机由螺旋滚筒切割煤炭物料,螺旋滚筒的结构影响着切割性能及效率.因此,通过有限元仿真技术方法,对截齿的安装角度及截线距两个关键参数进行优化设计,提高螺旋滚筒对于煤炭的截割效率并且延长截齿的使用寿命.通过仿真计算得出,截齿安装角度为45°和截线距为70 mm的截割比能耗最优.研究成果可为采煤机螺旋滚筒在实际工程中的应用提供理论依据.     

基于Nastran的采煤机截齿疲劳寿命分析及优化

为提升采煤机截割机构截齿的使用寿命采用Nastran仿真分析软件,在截割机构承受切向截割阻力情况下,对采煤机截齿不同安装角度下疲劳寿命的影响进行了分析,结果表明当采煤机截齿在截割滚筒上的安装角度为45°时具有最优的使用寿命和稳定性。     

采煤机滚筒截齿最优参数的研究分析

为了提升采煤机滚筒的截割性能,以采煤机滚筒为研究对象,通过理论分析对滚筒的受力情况进行研究,为后续的数值模拟研究作出铺垫。利用数值模拟软件对不同截齿安装角度及不同截齿距下的截割过程进行分析,绘制截齿的受力曲线,并利用matlab计算出不同截齿安装角度及不同截齿距下的合力标准差及均值,找出了最佳截齿安装角度45°及最佳截齿距70 mm,为类似的研究提供借鉴。     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

基于NSGA-Ⅲ算法的采煤机滚筒优化设计及系统开发

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优化模型。采用NSGA-Ⅲ算法对提出的有约束多目标采煤机滚筒优化模型进行寻优,利用MATLAB开发了采煤机滚筒优化设计系统,以某公司截割实验的煤岩参数、工况条件为输入,通过采煤机滚筒优化设计系统得到滚筒最佳设计方案,该滚筒相对于MG500/1130WD采煤机滚筒,装煤能力提高了12.7%、截割比能耗降低了8.0%、载荷波动系数减小了20%。结合CAD技术以及初始图形交换规范（IGES）形成了完整的采煤机滚筒三维虚拟模型。     

薄煤层采煤机截割部动态特性仿真研究

为研究某薄煤层采煤机截割部截割煤岩时的动态特性,建立了该型采煤机截割部的刚柔耦合模型,根据采煤机主要技术参数及其工作机构截齿排列方式,基于实际工况计算出截割韧性煤时采煤机截齿受到的瞬时冲击载荷,并将其作为外部激励施给模型进行仿真。通过仿真得到截割部的动态响应,发现了采煤机截割部设计上存在的问题:如滚筒在垂直方向上振动较为剧烈,摇臂壳体伸出端颈部动应力较大等;识别出系统的主要模态参数以及容易被激发的振型,发现滚筒及壳体模态动能较大。根据仿真结果对壳体进行了局部结构改进,改进后壳体的力学性能得到显著改善,提高了壳体工作的可靠性。     

运动参数对螺旋滚筒截割过程的动力传递问题影响分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了复杂煤层条件下螺旋滚筒与煤岩的耦合模型,基于不同工况进行截割过程的动态模拟,提取了滚筒与截齿的工作载荷,并分析了载荷的变化规律。通过对螺旋滚筒截割煤岩的动力学分析得到了由煤到岩变化时螺旋滚筒的应力云图及载荷变化曲线,获取了滚筒与截齿的应力应变等参数的时间历程曲线。研究表明:螺旋滚筒截割煤岩混合界面时,煤岩出现大量崩落,工作载荷波动变大;截齿的最大应力主要集中在合金头齿尖局部接触区域及齿柄头部的轴肩处,齿座最大应力主要集中在其根部;改变牵引速度比改变滚筒转速对滚筒载荷与应力影响更明显。研究成果为薄煤层采煤机螺旋滚筒的结构设计及其截割性能的提高提供了重要参考。     

不同运行参数对采煤机负载的影响分析

为了合理选择牵引速度,保证截割滚筒所受到的负载在整体趋势上保持一定的平稳性,从而优化采煤机的运行参数,实现煤矿的高效开采,通过对不同牵引速度下采煤机所受到的负载作用仿真分析可知,在牵引速度较小时,截割滚筒所受到的负载较小,截齿的工作能力没有充分发挥,采煤效率低;牵引速度过大时,截割滚筒所受到的负载较大,且存在较大的波动,容易造成截齿的磨损,甚至破坏.     

截齿排列方式对采煤机工作性能的影响

应用Matlab软件开发了顺序式、棋盘式排列的采煤机螺旋滚筒负载计算程序,得到了滚筒截煤及含夹矸煤层的瞬时负载曲线、相应的切削图及块煤率。建立了不同截齿排列方式的采煤机的刚柔耦合模型,并针对10种典型工况进行了可靠性分析。研究表明:采煤机滚筒采用棋盘式排列截割坚固性系数为3.11的无夹矸煤时,牵引速度可以达到9 m/min。与顺序式相比,平均截割比能耗降低17.8%,方正率提高21.9%,煤的切屑面积将提高1.85倍;而采用顺序式截齿排列方式时,输出轴应力超过许用应力,可靠性不高;而当采煤机截割含夹矸煤层时,应首选顺序式滚筒,以减少单齿受力,使截割工作稳定可靠。通过对顺序式排列滚筒叶片螺旋升角的优化,确定了其最佳螺旋升角为9°。     

截齿排列方式对采煤机性能的影响

基于采煤机截齿力学模型,运用Matlab开发了交叉式及顺序式排列的滚筒载荷计算程序,获得了5种典型工况下滚筒的载荷谱、截割性能参数及块煤率;通过三维离散元软件PFC分析了两种截齿排列方式的采煤机装煤性能;基于Pro/E、Matlab、Ansys、Adams联合仿真,分析了不同工况下采煤机关键零件的可靠性。研究结果表明:当采煤机截割三层夹矸煤时,截齿应采用顺序式排列,其载荷波动小,工作可靠性高;一般工况下,截齿采用交叉式排列可提高采煤机的块煤率,与顺序式相比,切削面积提高1.99倍,方正率提高21%。     

采煤机滚筒辅助设计软件的开发与应用

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,基于Matlab与Excel联合开发了采煤机滚筒辅助设计软件,可快速生成截齿排列图、载荷曲线、切削图及txt载荷文本,为采煤机滚筒三维实体参数化建模和动态可靠性研究提供依据;综合考虑采煤机牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角及截齿排列方式对滚筒落煤及装煤性能的影响,找到使其整体工作性能最优的设计参数;基于实际工况,找到了新型大采高(6.5 m)采煤机螺旋滚筒的最佳设计方案,在截割电机额定功率下,使最大切削面积达12 094 mm~2,截割比能耗最低至0.385 9 kW·h/m~3,为采煤机滚筒的设计及优化提供了一种快速、便捷的方法。