提升采煤机截割滚筒截齿受力均衡性的优化研究

矿井采煤机截割滚筒利用截齿的作用力对煤层进行掘进,通过现场作业观察,每个截齿在长时间作业过后磨损程度不同,表明了各个截齿的受力不均匀,影响了整个滚筒结构的使用寿命。为确保煤层开采过程中截齿受力更加均匀,采用MATLAB数值模拟软件以载荷波动系数为优化目标,优化截割滚筒的结构,提高每个截齿受力的均衡性。仿真试验结果表明优化后的截割滚筒截齿受力更加均匀,保障了煤炭开采的生产效率。     

采煤机截割机构截齿受力监控系统

针对采煤机截割机构截割作业过程中作用在截齿上的截割阻力和冲击较大,导致截齿磨损严重、使用寿命短、经济性差的问题,以应变传感器为基础提出了一种新型的截齿受力监控系统,对截割作业过程中截齿的受力进行实时监控。应用结果表明,该监控系统能够精确对截齿受力进行监控,并对截齿的磨损状态和失效状态进行有效判断,及时对其进行调整维护,可以提升截齿截割过程中的截割效率,增加截齿的使用寿命。     

截割参数对采煤机截齿受力影响研究

分析了采煤机截割实际情况，确定了截割半径、牵引速度、滚筒转速、煤层介质等截割影响参数；运用仿真和试验的方法研究了采煤机截齿在实际工况下作业时受力情况。仿真和试验结果表明：不同截割参数下，采煤机截齿截割力均呈现先增加后减小的趋势；不同截割参数下，截齿截割力峰值不同；采煤机截齿截割力试验值与仿真值基本一致，且最大相对误差为5%，试验验证仿真分析准确性，该研究为采煤机截齿受力特性的改善和疲劳寿命的提高提供借鉴。     

采煤机滚筒截齿截线距有限元分析与优化

主要针对采煤机滚筒截割比能耗问题,以某型采煤机为例,利用UG三维CAD软件和ANSYS/LS-DYNA对滚筒截齿的截线距和进行了模拟分析,得到了在不同切削厚度工况下镐形截齿承受的截割力、一定时间内截煤总体积、滚筒所受截割扭矩以及截割比能耗等,根据所得数据分析可得截线距和截割比值以及采煤机截煤效率之间的关系,对优化采煤机设计具有一定的现实意义。     

采煤机工作面截割试验分析

由于当前针对采煤机的有关研究中,缺乏来自工作面现场的截割载荷研究。因而从分析螺旋滚筒主要截割载荷的角度,对具有记忆截割功能的采煤机在人工示教截割试验阶段拾取的截割电流和牵引转矩信号及螺旋滚筒主要截割载荷进行了分析。对采煤机螺旋滚筒截割含有不同煤岩界面煤层时载荷特征地分析表明：采煤机截割力响应信号的均值特征能真实反映截割介质的本质差别;采煤机实际工作过程中,在各典型截割工况下,螺旋滚筒截割力响应信号服从正态分布,且在正常截割工况下,截割力响应信号的方差最小,即截割力响应信号的波动最小;滚筒高度和截割状态持续时间可用于滚筒截割状态的精确识别;截割功率约占总消耗功率的70%。     

采煤机截割滚筒截齿排列问题的分析

提出采煤机截割滚筒截齿排列依据、原则及布置的合理性,在实际应用中截割比能耗小、产块煤率高、负荷波动均匀,工作性能稳定,以保证采煤机安全高效运行。     

采煤机滚筒结构参数的优化分析

以采煤机滚筒为研究对象,用UG三维软件对煤层和滚筒各零部件进行建模,应用ANSYS/LS-DYNA软件对滚筒截割煤层的过程中所受的阻力进行动态分析,使用后处理软件LS-Preport分析滚筒所受阻力的情况,得知截割煤层过程中滚筒所受阻力较大。为改善滚筒受力,对滚筒的螺旋升角进行模拟优化,优化后显著降低了滚筒的载荷波动系数、阻力峰值、截割比能耗。     

采煤机滚筒运动参数的分析研究

根据采煤机截割理论,建立了滚筒截割比能耗与滚筒运动参数(滚筒转速、牵引速度)间关系的数学模型;同时,以畸变1式截齿排列的切屑图为基础,建立了块煤率与滚筒运动参数关系的数学模型.并以截割比能耗和块煤率的模型为基础,研究了滚筒运动参数的变化对截割比能耗和块煤率的影响,分析了不同形式的截齿排列与滚筒截割比能的关系.研究结果表明,采用畸变1式或畸变2式的截齿排列形式的滚筒,其截割比能耗最小;同时,截割比能耗和块煤率与滚筒转速成反比,与牵引速度成正比.     

采煤机滚筒截齿受力参数优化与仿真分析

为了解决采煤机滚筒截齿在截割过程中所受应力变化较大,易发生磨损、断裂、裂痕的问题,对截齿受力情况进行了分析,采用SQP与遗传算法相结合的办法对截齿的受力参数进行了优化,并以实际运行参数为参考进行仿真。实验结果表明,经截齿安装角和螺旋升角优化后所受到的截割阻力均值较低,能够提高截齿的使用寿命和采煤效率,同时为进一步提升滚筒的性能以及结构优化提供了参考方法,具有一定的现实意义。     

基于MATLAB的采煤机截割滚筒优化设计

为使滚筒各截齿受力均衡,延长使用寿命,基于MATLAB对滚筒参数进行了优化,构建滚筒受力的数学模型,以载荷波动系数和截割比能耗作为优化目标,对滚筒的结构参数进行优化设计。通过截割煤壁模拟,并对优化前后的模拟结果进行对比分析,为滚筒的结构设计提供可行的方法和现实依据。     

基于ANSYS的采煤机镐形截齿截割动态分析

主要借助ANSYS软件中的LS-DYNA模块,对采煤机截齿截割煤层作业过程构建三维有限元模型,通过对镐形截齿割煤过程的动态分析,得到截齿能量、速度等参数的时间历程曲线,并对截齿安装调度对割煤效率的影响进行分析,得到割煤效率最高的截齿安装角度,为优化采煤机截齿设计提供参考。     

截盘及其在滚筒采煤机上的应用

截盘及其在滚筒采煤机上的应用高峰，单德勤译１前言滚筒采煤机是长壁开采中的主要设备，安装在螺旋滚筒上的截齿是滚筒采煤机的基本截割元件，由于各类截齿在实际应用过程中存在着一些缺点，促使人们对滚筒采煤机基本截割元件进行深入地研究和开发以提高滚筒采煤机的综合...     

采煤机螺旋滚筒截齿排列的改造

采煤机螺旋滚筒截齿排列的改造鸡西穆棱煤矿刘金湖，孙明世合理地选择采煤机螺旋滚筒截齿排列，不仅可减少齿座的磨损，而且可减小截割阻力、降低功耗、不产生振动。现对截齿排列作如下分析。１存在问题多年来，由于采煤机螺旋滚筒截齿排列角度不合理，割煤时，常发生下列...     

基于单齿截割试验条件的截割阻力数学模型

根据单齿截割阻力谱隐含着煤岩破碎性信息以及截齿与煤岩作用的机理,辨识出采煤机滚筒破碎煤岩的截割阻力,提出了基于单截齿截割阻力试验谱、截齿截割规律及工作参数来确定滚筒瞬时截割阻力的新方法,建立滚筒截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型的3种算法。模拟结果表明：截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,反映出了煤岩破碎内在的规律。     

镐型截齿截割煤岩过程的截割力研究

为探究镐型截齿截割煤岩过程中截割力的变化及其影响因素,以Evans镐型截齿直线截割力模型为基础,提出了镐型截齿旋转截割力模型;利用滚筒采煤机镐型截齿截割煤岩轨迹表达式,推导了镐型截齿截割过程中,截割角及截割厚度变化的表达式;在截割参数范围内,计算出镐型截齿截割角在截割过程中最大变化可达±4°;根据镐型截齿旋转截割力模型,在截割厚度一定的条件下,计算并分析截割力与截割角及半锥角的关系,得出当镐型截齿半锥角为36°时,截割力在截割过程中最大截割厚度前后能够保持平稳变化;将截割角及截割厚度变化计入截割过程中计算截割力,发现影响截割厚度主要因素的牵引速度对截割力影响最大,而角速度与截割半径对截割力的影响依次减小。所得公式与结论可为镐型截齿及采煤机的设计提供理论参考。     

滚筒式采煤机截割部机电联合仿真

为了研究截割电机机械特性对采煤机滚筒受力特性的影响,利用SIMULINK建立采煤机截割电机模型;通过ADAMS建立采煤机截割部虚拟样机模型;使用电机模型对采煤机截割部进行驱动,同时将电机所受力矩反馈到电机模型中,建立了基于MATLAB/SIMULINK和ADAMS的采煤机截割部机电耦合模型。采用LS-DYNA对采煤机滚筒截割煤岩过程进行模拟仿真,得到滚筒的受力情况;将截割仿真得到的载荷添加在采煤机滚筒上,进行了采煤机截割部机电联合仿真,得到了截割电机输出转矩和输出转速的曲线,为研究电机过载保护提供了数据支持。     

采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型

针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。     

采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型

针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。     

复杂煤层中采煤机滚筒截割尖点突变力学分析

应用突变理论对采煤机滚筒截割过程中的问题进行分析,得到了采煤机滚筒在截割作业中的刚度和能量条件。经实验分析表明:为避免采煤机作业中的剧烈振动,煤层的阻侵刚度应该大于采煤机牵引系统刚度,此外,破碎煤层所需的能量应小于截割滚筒的能量释放率。     

MG2×500-1150WDK采煤机截割部优化设计

对采煤机截割部进行改进设计,采用电动机-摇臂-行星齿轮传动-滚筒传动方式。在此方案中单级直齿圆柱齿轮减速和双级行星机构减速共同使用,这样可以大大简化截割部结构,且提高第1级小齿轮的使用寿命。