采煤机滚筒优化设计数学模型

在相似型试验研究的基础上，综合现代采煤机螺旋滚筒的设计方法和理论，初步建立了以比能耗和载荷波动系数为目标的采煤滚筒优化设计数学模型，是提高采煤滚筒设计效率和设计质量的关键步骤。     

采煤机螺旋滚筒结构参数的模糊优化设计

综合现代采煤机螺旋滚筒设计理论和方法,将模蝴理论应用于螺旋滚筒结构参数的优化设计、能充分考虑影响载荷波动的各种因素的模糊性。同时,建立以载荷波动系数为目标的采煤螺旋滚筒优化设计数学模型,确定设计主量,选取约束条件及隶属函数,并进行求解,使滚筒结构更佳,从而提高了采煤机的工作效率。     

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性分析

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性直接影响采煤机的截割性能和作业效率。为此,以某类型采煤机为研究对象,导入采煤机螺旋滚筒基础信息,运算采煤机螺旋滚筒急速滚转控制条件下的载荷信息、截割比能耗、载荷波动系数、受载信息、截割功率。以A1类、A2类两种截齿分布不同的螺旋滚筒为例,计算两种螺旋滚筒的载荷信息、截割功率。研究结果表明,A2类螺旋滚筒急速滚转控制下稳定性最优;A2类螺旋滚筒在多个固有频率阶数下截齿稳定性最差;在多个情景中,A2类型螺旋滚筒在急速滚转控制时,夹矸坚固性系数、牵引速度对其稳定性存在直接影响,螺旋升角对其稳定性不存在直接影响。     

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。     

SMJ-100型采煤机滚筒载荷波动性分析

本文运用螺旋滚筒载荷波动理论,通过电子计算机对SMJ—100型采煤机的φ800×800 mm滚筒进行了载荷分析,并提出了以降低载荷波动为目标的端盘截齿排列优化设计方案。     

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。     

采煤机滚筒瞬时载荷的模拟研究

实测表明，滚筒截煤时消耗的功率占整个采煤机功率的80％-90％。因此，滚筒设计的质量直接关系到采煤机的工作性能，而滚筒的载荷是设计和研究采煤机的基础。为此，本文通过对滚筒进行受力分析，建立瞬时载荷的数学模型和载荷波动系数的算法，为分析评价滚筒的设计质量和采煤机的工作性能提供依据。     

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。     

滚筒截齿配置对采煤机载荷的影响研究

从理论上分析了影响滚筒载荷频率波动的原因 ,利用模拟试验台对螺旋滚筒进行了截割试验 ,并对理论和实测的载荷谱进行了对比分析 ,为研究滚筒载荷的动态特性提供了依据     

不同工况下采煤机滚筒载荷谱分形特征试验研究

为研究不同工况下采煤机滚筒载荷谱特征,采用分形盒维数对其进行表征。利用试验检测测得各工况下滚筒载荷谱曲线,再运用小波降噪对其进行处理,最后采用MATLAB编程计算出不同工况下滚筒载荷谱盒维数,并对该盒维数进行分析。研究结果表明:在相同煤岩普氏系数下,随着牵引速度的增大,直线截割滚筒载荷谱盒维数逐渐减小,即滚筒载荷波动逐渐减小;在煤岩普氏系数和牵引速度均相等时,直线截割和斜切截割对滚筒载荷谱盒维数影响不大,说明在这2种工况下滚筒载荷波动不会发生剧烈明显的变化;在相同牵引速度和截割方式下,随着煤岩普氏系数的增大,滚筒载荷谱盒维数明显减小,也即滚筒载荷的波动逐渐减小。     

煤岩识别采煤机分析与设计

针对煤炭开采过程中采煤机滚筒高度调节的实际工程问题,为提高采煤自动化、无人化程度,根据煤岩物理性质的不同,提出一种新的煤岩识别技术及采煤机。通过利用试切锯片截割煤岩,试切电机负载电流不同,波动程度不同;同时进一步分析截割煤岩时液压缸压力变化进行煤岩识别。结果表明:通过试切电机负载电流不同结合液压缸压力变化进行煤岩识别的方法,具有准确、稳定、可靠、成本低的特点,为煤岩识别采煤机的设计提供了参考。     

滚筒采煤机截割载荷的模拟系统开发及其模拟

为解决因采煤机螺旋滚筒截割载荷计算难、导致滚筒设计缺少依据、产品质量低、截割性能差的实际问题,在给出滚筒截割载荷确定方法的基础上,基于Matlab/GUI开发了采煤机螺旋滚筒截割载荷的模拟系统。该系统采用Matlab/GUI界面,利用Matlab软件为平台,通过输入不同的滚筒及采煤机参数和煤岩的特性参数,可模拟采煤机截割各种对象、以各运动参数工作时滚筒的截割载荷,并能直观显示各载荷的图形、数据和统计结果。该系统具有数据与程序分离、操作简便、适应性强等特点,能快速、准确地获取滚筒的截割载荷。以国产某型薄煤层采煤机为例,对其滚筒截割载荷进行了模拟分析,得出了前、后滚筒三向载荷和负载扭矩曲线及统计结果,搞清了该采煤机截割载荷的大小、变化规律及其相关关系,为改进滚筒设计、研究、评价和改善采煤机的截割性能提供了参考。     

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。     

基于EDEM的采煤机滚筒工作性能的仿真研究

为研究不同工况参数下采煤机滚筒的落煤特性,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,采用EDEM离散元仿真软件建立三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对采煤机截割性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,利用单因素试验法分析截割过程中煤岩颗粒的运动轨迹,研究不同截深、转速对采煤机装煤率、滚筒三向载荷、截割比能耗的影响以及滚筒包络范围内颗粒平均速度的变化曲线。结果表明:采煤机装煤率随转速增大先增后减的趋势,随截深增大而增大;滚筒三向载荷随转速增大而减小,随截深增大而增大;截割比能耗随转速、截深增大而增大。综合考虑选择低转速、大截深的滚筒可以在一定程度上提高采煤机装煤率;同时为提高采煤机的截割效率,减小耗损可以在保障装煤率的前提下,适当减小截深。研究结果为采煤机高效截割提供了改进参考。     

运动学参数对滚筒截割夹矸煤岩应力影响规律

由于夹矸煤岩赋存条件的复杂性及滚筒截割煤岩过程载荷的非线性,得到滚筒截割煤岩的应力信息非常困难,因此很难从可靠性方面对运动学参数进行匹配。以煤岩截割机理和有限元理论为基础,利用LS-DYNA建立螺旋滚筒截割夹矸煤岩的耦合模型,分别对不同工况进行截割过程的动态模拟,以获取煤岩体、滚筒截齿相关组件的最大应力信息。采用曲面拟合技术分析滚筒转速及牵引速度对煤岩体、滚筒截齿相关组件最大应力的影响规律,建立了相关零件应力关于滚筒转速及牵引速度的规律方程。以采煤机生产率、截割比能耗为目标建立了采煤机滚筒运动学参数的优化方程,并得到了滚筒转速与牵引速度的最佳匹配值,研究表明:当滚筒转速为61. 63 r/min,牵引速度为4. 776 m/min时,采煤机生产率可达190. 64 t/h,截割比能耗仅为0. 868 9 kW·h/m3。截齿合金头、齿体、齿座、叶片的应力分别为:1 339. 4,887. 5,454. 7,105. 2 MPa,岩石和煤体最大应力分别为:59. 15,8. 799 MPa。     

指数曲线型滚筒的装载特性和CAD问题

通过对煤流中煤块的静力分析和运动分析，揭示了指数曲线型采煤机滚筒的装载过程比传统的圆柱型滚筒的显著优越性，对提高块煤率和降低粉尘率产生了有利影响，在理论分析的基础上，研制了设计指数曲线型滚筒的计算机应用软件，为推广应用这种新型的采煤机滚筒做了大量的开拓性工作．