采煤机斜切进刀工况下空间力学模型的建立

为加强采煤机斜切进刀工况下整机载荷的研究,从分析采煤机斜切进刀工作原理入手,依据由简到复杂的原则,分别建立了采煤机在斜切进刀工况下工作面倾角为0和不为0时俯采(仰采)等不同开采方式下的采煤机整机空间力学模型,并建立了考虑工作面倾角、俯(仰)角、机身摆角等变化条件下的采煤机斜切进刀工况下整机受力数学模型。能为采煤机斜切进刀工况下整机及其关键零部件受力、强度分析、疲劳寿命计算等奠定基础。     

采煤机的谐响应分析

以采煤机整机为研究对象,利用采煤机滚筒截割反力的计算公式,求得在不同方向上的载荷分量,并利用ANSYS Workbench软件建立采煤机有限元模型,对整机进行谐响应分析,获得不同激振频率下整机的响应情况,为采煤机设计与优化提供理论依据。     

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。     

基于实际工况的采煤机行走箱圆锥滚子轴承故障诊断

采煤机实际工况比较复杂,产生的激励对采煤机零部件疲劳失效影响较大。以某型采煤机行走箱圆锥滚子轴承为研究对象,运用专业数据采集软件DASP采集采煤机行走箱振动数据并作为载荷激励,对采煤机行走箱圆锥滚子轴承诊断进行研究分析。将轴承振动数据导入采煤机行走箱轴承故障分析系统中对圆锥滚子轴承故障进行诊断,实际应用诊断结果与分析结果一致。该研究为降低采煤机轴承故障发生率、减少维修成本和维修时间提供参考。     

基于Ansys的SL750采煤机机身强度分析

以SL750采煤机为研究对象,针对其机身结构载荷分布情况,建立SL750采煤机机身受力模型,通过Ansys有限元方法计算采煤机机身变形量及应力分布情况,拟合采煤机工作状态下机身变形量曲线及等效应力分布云图,对比分析机身组成结构及工况下应力及应变分布,分析数据显示:SL750采煤机机身结构设计合理,工况下具有较好的刚度和强度,最大变形量约为2.21 mm,出现在牵引部泵站腔体侧壁;最大应力约为208 MPa,出现在前牵引部联接支撑腿的根部。此计算结果对于国内中厚煤层大功率采煤机研发具有一定的参考价值。     

突变工况下滚筒式采煤机调速控制策略研究

基于Matlab/Simulink建立了包括采煤机牵引部、截割部和控制系统的整机耦合控制模型,针对煤岩夹杂引起的突变工况,以采煤机可靠运行和高效生产为目标,提出了基于截割电机额定转矩的截齿切削厚度控制目标的计算方法,得到煤层截割阻抗与截齿切削厚度控制目标的对应关系;基于滚筒负载特性和破岩能力制定了针对不同突变工况的滚筒调速控制策略和牵引-滚筒协调控制策略;最后将提出的上述两种调速控制策略与传统牵引调速控制策略进行对比。结果表明：当煤层突变载荷较小时,采用滚筒调速控制策略不仅可有效降低采煤机机电系统动载荷,而且可保持采煤生产率不变;当煤层突变载荷较大时,采用牵引-滚筒协调控制策略可有效降低采煤机机电系统动载荷,并对采煤生产率影响较小。     

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。     

采煤机截齿载荷及运动特性的研究与分析

以某型采煤机截齿为研究对象,分析了采煤机截齿工作原理,对采煤机截齿载荷和运行特性进行研究和分析。研究结果表明:采煤机截齿载荷呈现先增加后减小的趋势;截割阻力矩、截割深度、截齿X方向位移、截齿Y方向位移均呈现周期性变化的趋势,且截齿Y方向位移变化趋势较为复杂。该研究为采煤机截齿疲劳寿命的提高、开采和掘进效率的提升等方面提供理论依据及技术支持。     

采煤机液压拉杆瞬态动力学仿真分析

为了研究采煤机液压拉杆载荷的变化规律,采用三维实体建模与有限元仿真方法,建立了采煤机整机动力学仿真模型,分析了滚筒动载荷作用下液压拉杆的载荷变化特性,得出4个拉杆的最大应力和对应变形量,通过与液压拉杆的材料需用强度对比,证明了液压拉杆的可靠性和安全性。     

采煤机斜切工况下牵引部动态特性研究

目前采煤机动态特性研究不足,对于采煤机零部件的载荷波动缺乏了解,这也导致采煤机设计不合理,零部件时常因为载荷波动较大而断裂等问题。文章针对这些问题,对采煤机在斜切进刀截煤工况下的动态特性进行了研究,采用了连续过程连续仿真和多软件联合仿真的方式,最终获取了采煤机牵引部的运动参数变化、滚筒三向受力、导靴受力、行走轮受载随时间变化等动力学特性。该研究为不仅为采煤机零部件强度分析提供了前期基础,也为采煤机进一步开展动力学分析研究提供了重要的研究方法。     

基于数据库的采煤机整机受力分析系统

运用VC++软件编制程序,建立了较完整的计算采煤机约束负荷的数据库系统,对不同工况下的采煤机进行了受力分析。系统实现了参数化,适用于采煤机的所有机型,为以后的采煤机设计提供了参考。     

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。     

基于神经网络的掘进机截割头截齿的强度可靠性灵敏度设计

由于煤岩材质的不均匀性及掘进机截割过程中往往会遇到其他的岩石成分,导致掘进机截割过程中截齿受到的载荷具有很大的不确定性,有必要对截齿工作过程中的强度可靠性进行研究。结合有限单元法、神经网络技术和可靠性理论,对截齿在极限载荷状态下的静强度可靠性及可靠性灵敏度进行分析,获得了截齿关键尺寸对截齿可靠度的影响大小排序,从而为截齿的可靠性设计提供指导。     

MG200/487型采煤机常见故障探讨

随着采煤机在煤矿生产中的使用越来越普遍,在煤矿生产中的地位十分重要,为提高煤炭企业经济效益以及确保安全生产,研究了MG200/487采煤机的使用性能,并通过对采煤机受力情况分析,同时结合采煤机实际工作中遇到的问题,分析采煤机出现问题的原因,提出改进措施。     

基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时，需要进行人工领刀，且对煤层赋存条件要求较高，当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化，在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念，设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式，利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型，而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划，并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合，提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法，实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制，以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口，以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议，实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明，采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层，采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线，节约资源，提高生产效率。     

AM500/45H遥控采煤机制动力的计算

AM5 0 0 / 4 5H遥控采煤机是太原矿山机器集团公司为俄罗斯设计的一台高型液压无链牵引采煤机。为了保证采煤机工作安全 ,制动可靠 ,在设计过程中就必须对采煤机可靠制动所需的制动力进行计算 ,同时也为用户提供了可信的理论依据。文中就该型采煤机可靠制动时所需的制动力计算作详细论述。     

基于捷联惯导的采煤机定位定姿技术实验研究

针对煤矿井下"三机"自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航(SINS)的采煤机位姿定位方法。该方法利用捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪实时测量采煤机的加速度和角速度信息,并根据四元数捷联惯导位姿解算方法解算出采煤机的实时位置和姿态信息,得到精确的采煤机运动轨迹,实现对采煤机的实时体定位。对定位平台进行仿真和利用综采工作面"三机"实验装置搭建采煤机捷联惯导定位实验平台进行实验,结果表明,采煤机捷联惯导定位系统能够准确跟踪基准轨迹,采煤机沿工作面方向运行20 m,位置姿态跟踪误差分别为0.5 m和0.7°,满足煤矿采煤机定位精度要求,该系统能够实现采煤机的实时精确定位。     

采煤机机身联接长螺杆可靠性研究

针对采煤机机身联接用长螺杆的可靠性问题,尤其是薄煤层采煤机长螺杆短期失效问题,对采煤机工作受力状况进行了分析,对长螺杆设计强度进行了校核,对失效长螺杆的材料、热处理和断裂面进行了检测分析,结合现场工况和软件振动分析,确定长螺杆失效主要原因为高频振动引起的疲劳断裂。在此基础上设计了机身联接的减振措施,有效解决了长螺杆的短期失效问题,提高了采煤机机身联接的可靠性。     

复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略

采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一。采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键。基于虚拟样机技术、模糊控制技术,结合数据自适应加权融合算法、深度强化学习算法,采用多领域建模与协同仿真及试验分析相结合的方法,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割系统模型,研究其自适应截割控制策略。利用AMEsim建立调高液压系统模型,并与EDEM-RecurDyn煤岩截割双向耦合模型集成;根据煤层实际赋存条件划分煤岩坚固性系数等级范围,以采煤机综合性能最优为目标,利用改进的MOGWO（Multi-Objective Grey Wolf Optimizer）算法对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化。以采煤机截割部的时域振动信号作为煤岩截割状态识别的特征参数,运用数据自适应加权融合算法对其进行融合处理;以特征参数融合值为依据利用模糊控制实现煤岩截割状态的智能识别;利...     

采煤机工作机构载荷模拟

通过对采煤机工作机构实际工况的分析,建立采煤机滚筒在复杂煤层条件下受力模型,并通过Matlab软件编写计算程序,求得滚筒瞬时负载时变曲线,同时将生成的负载导入到多体动力学软件ADAMS中,为研究采煤机截割部受力提供了理论依据,也为采煤机负载计算提供了新思路。