基于AMESim的采煤机截割机构混合传动系统的研究

现有的采煤机多采用行星轮传动机构,通过齿轮相互连接,吸震缓冲能力差,对采煤机截割滚筒负载变化的适应性差。基于此针对一种新型的液压混合动力截割传动系统进行了研究,通过AMEsim仿真分析软件对其传动特性和缓震性进行了仿真分析,表明该液压混合动力截割传动系统不仅能够灵活的实现变速截割控制而且能够对载荷突变进行快速响应,具有良好的缓冲突变负载的能力,极大地提升了采煤机截割传动系统工作的可靠性。     

采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统

截割部是滚筒采煤机最重要的组成部分,也是最易产生失效的部分。针对现有滚筒采煤机截割部可靠性低和适应性差的问题,设计一种高可靠性机电液短程截割传动系统,该系统实现了负载突变下的缓冲减振和煤层变化下的滚筒调速。建立截割电动机、泵控马达系统和蓄能器的数学模型,基于AMESim软件建立MG300采煤机截割传动系统的仿真模型并进行系统调速性能、应对突变工况性能仿真分析和效率分析,结果表明系统既能实现滚筒转速的良好调节又具有一定的缓冲减振功能并且在典型工况下有着较高的传递效率。因此,所设计系统能提高采煤机的可靠性和自适应性,仿真结果验证了该方案的有效性和可行性,为深部危险煤层无人采煤机的研发奠定了基础。     

采煤机传动系统变负载工况下的截割响应特性分析

为了研究采煤机传动系统在变负载工况下的截割响应特性,建立了截割电动机、齿轮传动系统和采煤机截割滚筒截割部传动系统动力学分析模型,并且以电动机输出转速作为驱动,以截割滚筒所受的转矩为负载,研究了采煤机传动系统在遇到比如截割负载突变、稳定工况负载、牵引速度变化工况下截割部的响应特性.研究表明:传动系统负载突变或者是牵引速度...     

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...     

采煤机截割部机电传动系统动力学特性分析

针对采煤机截割机电传动系统动载荷大易于损坏的特点,提出一个行星齿轮变速过程扭转动力学模型,建立包含电动机、齿轮传动系统和滚筒的采煤机截割机电传动系统动力学模型,并对冲击载荷下采煤机截割机电传动系统的动力学特性进行仿真,研究电动机-齿轮传动系统的连接刚度和阻尼以及齿轮啮合刚度对采煤机截割机电传动系统动力学特性的影响,最后提出了减小采煤机截割部机电传动系统的动态啮合力冲击的方法,以减少采煤机截割传动系统的破坏。啮合冲击力可以分成两类:时变啮合刚度引起的啮合冲击力和冲击负载引起的啮合冲击力。可以通过减少啮合刚度的变化(比如采用人字齿轮)来降低时变啮合刚度引起的动态啮合力冲击;选取合适的电动机-齿轮传动系统连接阻尼和较小的电动机-齿轮传动系统连接刚度来减小冲击负载引起的动态啮合力冲击。     

采煤机截割传动系统动态特性的研究

采煤机是依靠驱动电机通过传动系统控制截割机构进行煤炭切割、落煤作业的机械设备,其工作的可靠性和稳定性直接关系到煤炭生产企业的经济效益。采煤机的截割传动系统作为执行电机输出力矩的传动机构,在工作中极易受到截割滚筒上传递的不稳定冲击载荷的作用,导致采煤机的截割传动机构受冲击损坏,严重影响井下综采面的综采作业。为了避免采煤机在井下作业时因煤层硬度不均、煤炭中夹杂的硬物作用下导致作用在截割机构上的冲击载荷突变所导致的传动机构损坏事故,提出了基于DTC控制的采煤机截割传动控制系统,对该控制系统下采煤机工作时的动态特性进行了仿真分析,结果表明该控制系统能够显著降低作用在传动系统上的冲击载荷,极大提升了采煤机的使用寿命。     

采煤机截割部传动系统刚柔耦合动力学仿真分析

针对采煤机截割部传动系统动态特性问题,从刚柔耦合多体动力学理论出发,根据采煤机截割部传动系统的传动原理和结构参数,对采煤机截割部传动系统动态特性问题进行研究。以RecurDyn软件为仿真平台建立了采煤机截割部齿轮传动系统刚柔耦合动力学模型。模型充分考虑传动轴各方向的柔性特征,以滚筒三向截割力为激励载荷,计算出传动系统中各齿轮啮合力、各轴应变及轴承连接处的接触。研究结果表明:第11对齿轮啮合力最大,为11 272 634.4N。轴承最大接触力发生位置为轴5上的轴承1,为912 317.98N。研究结果为传动系统的优化设计及疲劳寿命预测提供依据。     

矿井采煤机截割滚筒性能分析研究

以MG2×55/250-BW型采煤机为研究对象,在对该型号采煤机截割滚筒结构进行简要介绍的基础上,利用EDEM软件建立了截割滚筒与煤岩之间的耦合有限元模型,以截割比能耗、生产效率、截割面积、截割阻力为性能指标,选取了叶片螺旋升角、截割深度、旋转速度3个对截割滚筒使用性能影响比较显著的结构或者工艺参数,分析了3个结构和工...     

采煤机机电短程截割传动系统运动参数优化调节方式确定

为解决采煤机摇臂变形容易导致其内部传动系统损坏的问题,基于截割电机、耦合轮系和行星轮完成机电短程截割传动系统的总体设计,完成截割电机的选型和耦合轮系、行星轮系各级齿轮参数的确定,并建立截割-牵引耦合模型,对截割-牵引调速方式和牵引调速方式对耦合轮系、行星轮系啮合力和块煤率、生产率等参数进行对比,最终得出最佳运动参数优化...     

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。     

滚筒采煤机智能变速截割控制研究

以斜沟矿300 k W电牵引滚筒采煤机为研究对象,通过对采煤机截割煤壁时运动学分析,推导出牵引速度和滚筒转速相关的运动力学方程式,基于此运用Matlab/Simulink工具建立采煤机仿真模型,分析煤层截割阻抗与电牵引滚筒采煤机截割电机定子电流的关系,进而提出煤壁截割阻抗的识别方法和采煤机智能变速截割控制方法。采煤机仿真模型运用该方法后进行截割煤壁作业,从煤壁截割过程可以看出,智能变速截割调速控制方法效果十分明显,采煤机能够有效识别煤层截割阻抗,进行自动、智能化变速截割作业。     

采煤机截割部传动系统机电耦合动力学仿真分析

为了研究冲击动载荷条件下,考虑采煤机截割部电动机机械特性时截割部传动系统的动力学响应,在Adams中建立了采煤机截割部传动系统模型,在Simulink中建立了截割部电动机模型,通过Adams/Controls模块将传动系统与电动机模块联合,进行机电耦合仿真并对结果进行分析。结果表明,机电耦合模型能够对施加的载荷进行实时反馈,随着冲击载荷的施加,电机的输出及各部件的角速度会降低,加速度波动会大幅度增加。各部件角速度和加速度频谱符合理论计算,验证了模型的准确性。对采煤机截割部传动系统的分析和优化提供了依据。     

基于MATLAB的采煤机驱动系统速度调节特性研究

由于采煤机截割滚筒在进行调速时会导致传动不稳、抖动等情况,因此,利用MATLAB仿真分析软件建立了采煤机驱动机构的耦合动力学模型,对其驱动系统的速度调节特性进行研究,针对性地制定了提升采煤机综采作业效率的方案。结果表明:当截割阻力大时采用联合调速方案能够在确保工作安全性的前提下最大程度提升综采作业效率,当截割阻力较小时采用截割滚筒调速的方案能够确保在工作安全性的前提下最大程度提升煤井下的综采作业效率。     

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。     

薄煤层采煤机运动学参数最佳匹配问题研究

薄煤层采煤机装煤效率的问题一直备受关注,为了使采煤机在截割功率允许范围内,装煤率得到改善并保证能耗最小、切削面积最大、进而达到截割性能最优,对采煤机运动学参数匹配问题进行了研究。采用EDEM软件,建立了采煤机截割部的离散元仿真模型,分析了滚筒转速、牵引速度与实际装煤量、装煤率之间的关系;采用MATLAB软件,建立了滚筒截割比能耗以及切削面积的数学模型,以装煤率、实际装煤量、切削面积、截割比能耗为目标函数,建立了采煤机滚筒运动学参数的多目标优化方程,通过优化得到了牵引速度与滚筒转速的最佳匹配值。研究表明:当滚筒转速为53.4 r/min、牵引速度为8.9 m/min时,滚筒性能达到最优。此时滚筒装煤率为59.025 7%,实际装煤量200.541 1 t/h,切削面积56.667 cm~2,截割比能耗0.874 k W·h/m~3。     

基于LS-DYNA的采煤机滚筒多参数优化设计

为了有效提高复杂工矿条件下采煤机螺旋滚筒的工作性能，设计出高质量的采煤机滚筒，以滚筒转速，牵引速度，螺旋角和截线距为设计变量，以截割比能耗和采煤机滚筒负荷波动为目标函数，在滚筒结构的约束条件下通过LS-DYNA仿真模型建立了采煤机滚筒工作参数优化设计模型。通过实验和仿真，首先验证了LS-DYNA仿真模型的正确性，在此基础上以MG300/700-WDK采煤机滚筒结构参数为例，通过遗传算法确定了采煤机滚筒的最优结构参数，在仿真模型的基础上比较了普通滚筒与改进滚筒之间的截割比能耗和负荷波动特性，改进后的滚筒具有较低的负荷波动特性以及较低的截割比能耗，工作性能得到整体提高。验证了改进滚筒结构的可行性，研究结果为优化采煤机滚筒的设计提供理论依据。     

采煤机滚筒速度对采煤机动态响应的影响分析

针对采煤机滚筒进行煤岩的截割过程中,容易引起振动作用,不利于采煤机稳定工作的问题,基于滚筒的进给速度及旋转速度,建立滚筒与煤岩的动力学模型,分析不同的进给速度及旋转速度对采煤机动态响应的影响,为选择合理的参数提供依据.     

采煤机截割部截割煤层仿真研究

为充分掌握采煤机截割部在实际生产中所承受载荷的动态变化情况,降低采煤机生产振动,提升其使用寿命,以MG300/7000-WDK为例,基于LS-DYNA软件建立有限元仿真模型,对不同牵引速度和旋转速度下的截割部截割煤层的动力学特性进行仿真分析,为采煤机截割部生产时牵引速度和旋转速度的控制提供依据.     

煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究

为研究采煤机滚筒与围岩的相互作用机制,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件建立滚筒截割过程的三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对滚筒工作性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,分析工作倾角、走向倾角对采煤机装煤率、截割阻力及截割比能耗等因素的影响。结果表明:当工作倾角在-20°～0°范围内,走向倾角在0°～10°范围内时,其对采煤机工作性能影响较小,能够满足采煤机的装煤效率,及截割稳定性。当工作倾角绝对值较大,走向倾角为负值或绝对值较大时,其对采煤机工作性能影响显著,可考虑改变采煤机工作参数,如:降低滚筒转速、提高采煤机牵引速度,适当调整截深有效提高采煤机工作性能。为实现采煤机高效截割提供了改进参考。     

基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制

为有效抑制由冲击载荷引起的采煤机截割传动系统动载荷,提出基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制方法。综合考虑电动机动态特性、齿轮时变刚度以及滚筒负载特性等,建立采煤机截割传动系统机电耦合动力学模型;以弹性扭矩轴两端的转速差为反馈状态变量,设计了传动系统动载荷自抗扰转矩补偿控制器,该控制器以弹性轴两端的转速差等于零为跟踪目标,将动载荷抑制问题转换成目标轨迹跟踪问题,通过控制电动机转矩来抑制截割传动系统动载荷;最后分析突变工况下所提控制方法对传动系统动载荷的抑制效果。研究结果表明:基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制可有效地衰减由外部突变载荷引起的截割传动系统动载荷;载荷突增和突减工况下,与截割电动机直接转矩控制相比,基于自抗扰转矩补偿的传动系统动载荷分别减少46.51%和38.87%。