基于滚筒实验载荷的采煤机滑靴动力学特性分析

针对采煤机平滑靴、导向滑靴、刮板输送机销排之间寿命不匹配、可靠性低的问题,采用虚拟样机技术建立了包含刮板输送机中部槽线路形态特征、摇臂柔性变形特征、平滑靴与中部槽接触摩擦特征、导向滑靴与销排含间隙接触碰撞特征、驱动轮与销排的接触啮合特征的采煤机刚柔耦合动力学模型,再以滚筒实验载荷为激励对模型进行仿真研究,结果表明：在实验载荷激励下,致使左平滑靴在 y 向的载荷大于右平滑靴,两者载荷仿真均值约为198.2,78.2 kN,在 z 向载荷相接近,仿真均值约为-20.0,-16.5 kN;左、右导向滑靴在 y 向的载荷仿真均值约为42.0,45.2 kN,在 z 向载荷均值约为289.9,270.1 kN;通过实验验证了仿真结果,并利用仿真模型分析了不同俯仰角、侧倾角情况下滑靴受力变化规律,为研究不同工况下采煤机整机力学特性提供依据。     

基于多传感器的采煤机滑靴受力检测系统研究

采煤机实际运行过程中工况环境恶劣,滑靴作为连接采煤机与刮板输送机的重要部件,在剧烈的非线性冲击载荷下极易损坏,直接影响采煤机工作效率,降低煤矿井下生产效益。为研究斜切工况下采煤机滑靴力学特性,以MG500/1130-WD型电牵引采煤机为研究对象,构建斜切工况下采煤机整机空间力学模型。根据煤岩截割理论,结合煤岩性质与采煤机结构参数,利用Matlab求解计算采煤机滚筒截割载荷与滑靴各接触载荷,提出一种基于平滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴拉力传感器等多传感器融合的采煤机滑靴受力检测系统,并依托国家能源煤矿采掘机械装备研发试验中心进行现场实验验证。实验结果表明:采煤机工作过程中,同种滑靴受力大小基本相同,后侧滑靴所受载荷略大于前侧滑靴所受载荷,平滑靴支撑力大于导向滑靴支撑力且导向滑靴轴向载荷明显大于竖直方向载荷。实验过程中滑靴最大载荷出现在斜切进刀阶段,受刮板输送机位姿、落煤等因素影响,实验值均大于理论值。利用Solidworks建立滑靴三维模型,将现场实验数据导入ANSYS对滑靴进行有限元仿真分析,得到采煤机滑靴最大斜切受载下的应力云图与位移云图,为滑靴结构优化提供基础。     

采煤机牵引导向滑靴配合间隙设计

根据采煤机牵引机构及其导向滑靴的结构特点,分析了刮板输送机溜槽、齿轨相互位置的变化关系,给出了确定导向滑靴与齿轨间配合尺寸的工况条件和设计方法。     

采煤机限位滑靴

中小型滚筒式采煤机一般沿运输机中部槽帮和导向管移动。由于采煤机在工作时产生一个向采空区侧的推力,特别当中部槽不平或工作面仰采时,向采空区的推力将更大,最终影响刮板链的通过。另外采煤机和刮板机工作时振动较大,连接导向管的校形螺栓易松动,进而发生切断螺栓的事故。一旦出现这些现象,导向管与槽帮间缝隙将加大,导致发生平面滑靴掉道事故。     

采煤机导向滑靴开裂原因分析

针对俄罗斯南方矿采煤机导向滑靴频繁开裂的现象,采用作图、现场观测和理论分析相结合的方法,对导向滑靴开裂的原因进行了分析。结果表明:采煤机配套用刮板输送机机头、机尾处采用的长距离多节878 mm短槽相比1 750 mm常规槽水平弯曲曲率半径更小,虽然配套时导向滑靴偏转角相应地有所调整,但现场工人操作过程中机头、机尾处支架最近推移点距后滚筒太近,采煤机强行通过极易引起导向滑靴别卡,造成导向滑靴开裂。最后,基于现场工人使用习惯,经过优化导向滑靴设计、加强工作面管理和工人培训,导向滑靴未再发生非正常损坏,现场应用效果良好。     

采煤机与刮板输送机耦合作用下中部槽动力学及疲劳寿命分析

针对煤矿井下刮板输送机中部槽槽帮易断裂的问题,在采煤机与刮板输送机耦合作用基础上,首先通过LS-DYNA仿真获取中部槽应力分布规律,然后利用Workbench和nCode对中部槽进行动载下的疲劳寿命分析。结果表明,铲煤板侧哑铃窝与肋板根部会产生高应力,易发生疲劳破坏。在实验结果的基础上,分析了槽帮开裂的原因,对槽帮结构进行了优化,为中部槽的优化设计提供了方向。     

采煤机行走箱结构的局部改进设计

采煤机行走箱担负着整个采煤机在刮板输送机上的行走任务,并和平滑靴一起支撑着整个采煤机,所以它的可靠性直接影响着采煤机在井下的工作情况,然而从现实来看,由于井下恶劣而复杂的环境,使得行走箱的零部件,特别是齿轨轮和导向滑靴,容易失效损坏,因此,为了确保方便快捷的更换,对行走箱结构作了局部改进,改进后效果显著。     

提高刮板输送机圆环链与中部槽耐磨性的研究

通过试验室对不同热处理状态和硬度的摩擦副的筛选试验,找出了煤粉磨料条件下的刮板输送机中部槽摩擦副磨损与硬度的关系。提出了提高刮板输送机圆环链与中部槽耐磨性的途径     

矿用刮板输送机垂直冲击下负载电流特性研究

矿用刮板输送机在运行过程中易受液压支架推移不齐、采煤机截割底板不平的影响，承受着多种类型冲击，其中垂直方向的冲击作用最为明显，造成刮板输送机传动系统磨损严重、驱动电机功率不平衡等问题。笔者通过分析刮板输送机垂直冲击的形成原因，计算了不同垂直冲击作用下刮板输送机的运行阻力，建立了刮板输送机传动系统的垂直冲击仿真模型，并对刮板输送机在中部槽间隙、中部槽凸起弯曲、中部槽凹陷弯曲等工况下的冲击负载电流情况进行了仿真分析，结果表明：中部槽间隙越大，中部槽与中板发生的撞击就会越强烈，对刮板输送机传动系统的冲击越明显；垂直冲击产生的负载电流峰值与中部槽凹陷或凸起弯曲程度呈正相关；相邻中部槽最大弯曲角是决定刮板输送机冲击负载电流突变峰值及冲击稳定后负载增量的主要因素；中部槽凸起和凹陷弯曲产生的冲击对系统运行阻力的影响程度最大约为12%，是影响驱动系统电机功率不平衡的主要因素。在煤矿井下搭建了刮板输送机冲击负载监测平台，开展了不同垂直弯曲角度下的冲击负载电流监测试验，结果表明：不同程度的垂直冲击均使刮板输送机传动系统电机负载电流产生明显波动，且在短时间内，冲击电流峰值最高可达正常工作电流的1.5倍，对刮...     

综采工作面采煤机整体跳切眼技术实践研究

根据相邻采煤工作面特殊位置关系,通过刮板输送机中部槽多次掐接,创新采取了采煤机整体跳切眼技术,减少了采煤机拆解、运输、安装环节,提高了安撤效率,取得了较好效果。     

采煤机整机非线性静力学特性研究

为研究大跨度、过约束条件下采煤机支撑滑靴受力特点,考虑采煤机倾角及俯仰角等因素影响,构建了18个载荷下的采煤机整机静力学模型,针对模型系数矩阵的不确定性,提出采用改进凝聚函数对采煤机静力学方程的绝对值系数矩阵进行了处理,获取修正后的光滑非线性方程组,将截割实验下的滚筒三向力载荷作为输入激励代入到静力学方程中,再利用Levenberg-Marguardt算法对方程组进行求解,得到各滑靴受力的理论计算值,并与实际测量值进行比较,误差范围在10%以内,验证了理论模型的正确性。采用控制变量法分别改变采煤机倾角和俯仰角的取值,研究采煤机倾角和俯仰角变化对采煤机各滑靴受力的影响。研究结果表明:采煤机倾角变化对前后导向滑靴侧推力影响较大,对前后导向滑靴以及平滑靴支撑力影响较小;采煤机倾角变化对各滑靴受力均有一定的影响,且受力变化呈近似线性关系。     

综放工作面前、后输送机能力匹配研究

对综放工作面前、后输送机能力的合理匹配进行了较为详细的研究,并在现场实测基础上,提出了前、后输送机能力匹配的计算方法。指出,前、后输送机能力的合理匹配是提高采煤机开机率和工作面单产的关键技术之一,而影响其能力匹配的主要因素是采放高度比和设备运行可靠性,前、后输送机能力的合理匹配应以采放工序最大限度地平等地作业和设备运行有效度相适应为准则。     

综放工作面采放系统设备能力的合理配套

综放工作面采放设备能力的合理配套，能充分发挥综采设备的生产能力提高采煤机开机率和工作面单产，在现场实测数据基础上，以综放工作面采放工序最大限度平行作业为准则，建立了双输送机综放工作面前后部刮板输送机的能力配套计算方法，并确定了相应的计算参数，计算结果表明影响综放工作面前后刮板输送机能力配套的主要因素是综荼面采放高度比。     

600 MW超临界W火焰锅炉无烟煤燃烧NOx释放规律研究

针对600 MW超临界W火焰锅炉,对炉内劣质无烟煤燃烧和NO x 释放规律进行数值模拟,研究了煤粉浓度、一次风速及前后墙配风方式对炉内NO x 释放规律的影响。结果表明：提高煤粉浓度可显著降低炉膛出口NO x 排放,在锅炉负荷允许范围内,与常规浓度相比,NO x 排放量可降低42%;合理选择前后拱一次风速可有效控制炉内NO x 生成,存在最佳一次风速;炉膛前后墙配风方式对炉内火焰对称性影响较大,而对NO x 生成量影响不大。     

高产高效综放工作面设备选型特点分析

在高产高效综放工作面设备选型过程中 ,对前后部输送机能力的合理匹配、移架速度的可靠性等特点进行了分析。指出影响高产高效综放工作面前后部输送机能力匹配的主要因素是采放高度比 ,移架—割煤系统中采支速度比的选取必须保证一定的可靠度要求     

最低点火温度条件下煤粉自燃特性试验研究

火电厂及煤化工行业中需要将原煤加工成煤粉,煤粉在制备及输送过程中具有粒度小、环境温度高和供氧条件充分等特点,易发生自燃现象。最低点火温度Tm指在一定条件下煤粉能够发生自燃的最低环境温度,是衡量煤粉自燃危险性的重要参数。因此,研究煤粉在最低点火温度下的自燃特性参数及热动力学行为,对了解在最低点火温度时煤粉自燃行为、建立相应的预警机制具有重要意义。以3种不同变质程度的煤粉(张家卯弱黏煤ZJM、兖州气煤YZ和长治贫瘦煤CZ)为研究对象,采用油浴程序控温试验装置对煤样自燃特性进行测试,确定了3种煤粉的Tm和延迟点火时间ti;得出最低点火温度下各煤样耗氧速率、CO及C2H4产生量的变化规律;采用热动力学分析方法计算了3种煤粉的表观活化能。试验结果表明:①ZJM、YZ和CZ煤粉的最低点火温度分别为120、130、164℃,随变质程度的增加而增加;煤的变质程度越高,内部活性基团数量越少,自燃需要热量更多,导致高变质程度煤的最低点火温度较高;3种煤粉在最低点火温度处的延迟点火时间均约为20 min。②耗氧速率呈现出先增加后缓慢减少的趋势,在试验后期由于氧气浓度较低,引起煤粉氧化反应强度降低,最终导致耗氧速率出现缓慢下降;最低点火温度处的CO产生量随时间呈现出先升高后降低趋势,当煤粉温度约120℃时,产生C2H4。③最低点火温度处ZJM、YZ和CZ煤粉的表观活化能分别为24.33、29.50和18.67 kJ/mol,其中变质程度最高的CZ煤粉的表观活化能低于另外2个煤样,这表明高变质程度煤样的最低点火温度高,初期氧化反应速率较高。     

不同干馏温度下高炉喷吹煤粉的反应性比较

采用热重法对几家钢厂煤粉在不同干馏温度下二氧化碳(CO2)气化反应性进行研究。实验结果表明:喷吹煤粉的碳转化率在相同反应温度下随干馏温度的升高而减小,最大气化反应速率随干馏温度的升高逐渐增大。动力学计算表明各钢厂喷吹煤粉的气化反应级数为2/3,活化能以及指前因子随干馏温度的升高而增大。     

基于多传感器的火电厂煤粉报警系统研究

以实现煤粉超标语音报警和画面报警为目的，设计基于多传感器的火电厂煤粉报警系统。该系统使用若干个电容传感器连接煤粉浓度采集电路采集煤粉传输流量浓度数据后，使用ZigBee无线传输模块内的路由器和协调器传输到CPU微控制器内。CPU微控制器驱动LCD显示报警模块启动基于最小二乘法的煤粉报警程序，依据当前煤粉浓度数据对其展开预警判断，当煤粉浓度超标时将该判断信息传输到CAN通信模块内，并使用CAN总线发送到监控主机内。监控主机为用户呈现当前煤粉浓度报警界面，并向用户发出语音报警。测试结果表明:该系统具备良好的兼容性和信息传输能力的同时，可有效为用户呈现煤粉浓度报警画面和语音煤粉浓度超标播报，具备良好的应用性。