采煤机机电短程截割传动系统实验研究

为解决采煤机传动齿轮传动系统可靠性低、自适应能力差的问题,以MG300/700采煤机为研究对象,提出了机电短程截割传动系统的总体设计思路和液压系统参数的匹配性设计,完成了包括电动机、液压马达、液压泵等关键部件的选型,基于AMESim构建机电短程截割传动系统仿真模型,并对其在载荷突变工况下采煤机截割部滚筒旋转速度的跟踪性能进行仿真分析,表明滚筒旋转速度可在短时间内调整并跟随预定设定的速度运行。     

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。     

突变载荷下采煤机截割传动系统的动力学特性研究

建立了采煤机传动机构的数学模型及动力学模型,利用仿真分析软件对采煤机在不同连接阻尼和连接刚度情况下驱动电机工作时的转速和输出转矩的变化情况进行了仿真分析。结果表明,传动系统的连接阻尼能够降低传动系统工作时的转矩波动,稳定电机的截割工作速度,同时在相同连接阻尼情况下通过适当降低系统的连接刚度可以有效地降低传动系统工作时电机的转速和转矩的波动情况,提高采煤机传动系统工作的平稳性和可靠性。     

采煤机负载突变工况下驱动系统的稳态特性研究

利用MATLAB仿真分析软件对采煤机在负载突变工况下驱动机构的稳态特性进行研究,分析影响采煤机传动稳定性的因素,为优化采煤机截割机构、提高工作稳态特性提供理论支持.根据分析结果表明:为确保采煤机驱动系统工作的稳态特性,需要使截割驱动电机比牵引驱动电机具有更高的使用系数,同时当出现过载工况时应降低采煤机的运行速度,以确保驱动系统的工作稳定性.     

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%。     

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。     

混动系统在掘进机截割部的选型及应用

针对传统掘进机截割部传动系统在实际生产中截割效率低、成形质量差的问题,将混动系统应用于掘进机截割部中,完成混动系统能力的传递方案和关键传动系统机械和液压分系统的选型,并基于AMESim和Simulink软件对混动系统在截割部的应用效果进行仿真分析。应用效果表明:在载荷突变工况下,截割电机输出扭矩在1 s内完成调整并恒定于突变前的扭矩,液压马达根据载荷的突变大小完成成比例的突变。     

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。     

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。     

采煤机截割部振动特性分析

采煤机在工程过程中承受着复杂的载荷冲击,这会使得采煤机截割部出现复杂的振动现象,这种复杂的振动现象一方面会增加螺旋滚筒、摇臂壳体和齿轮传动机构等部件的工作负担,另一方面也会对采煤机的截割性能造成影响。为研究采煤机截割部的工作稳定性,采用集中参数建模法建立采煤机的竖直方向和水平方向振动数学方程,并利用Matlab对其进行求解,得到截割部外载荷作用下,处在不同工作角度时的时域和频域振动特性规律,然后利用刚柔耦合混合建模的方法,建立截割部的三维模型,利用Adams和Ansys联合对截割部的负载进行了动力学仿真分析,得到采煤机截割部动态响应。为研究采煤机截割部的动力学特性提供了新的方法,分析结果为改进采煤机截割部设计、提高其工作稳定性提供了依据。     

采煤机传动系统变负载工况下的截割响应特性分析

以MG300/700-WD型滚筒式采煤机为例,在简要分析采煤机整体结构的基础上,对截割部的传动系统进行了设计,给出了详细的结构参数.利用AMESim软件建立了采煤机截割部传动系统的动力学模型,并将变负载工况条件输入到模型中,分析截割响应的特征,此研究对于提升采煤机运行过程的稳定性具有一定的理论意义.     

采煤机截割液压系统的仿真与改进设计

针对采煤机截割部无法满足实际生产需求的状况,对采煤机截割部液压系统的动态特性进行仿真分析,得出截割液压系统在实际生产过程中的具体问题,并将可变蓄能器、峰值力矩限制器以及转速控制器引入传统采煤机截割液压系统中,以实现对截割液压系统的精确改造。     

含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性研究

为研究含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性,建立了考虑齿侧间隙的采煤机截割部齿轮系统动力学模型,并确立了模型中啮合刚度和阻尼的函数关系,运用变步长的Runge-Kuatt方法对动力学模型进行数值仿真,研究齿侧间隙对采煤机截割部传动系统各齿轮副啮合力的影响,结果表明:齿侧间隙增加了各齿轮副啮合力的变化量以及啮合频率倍频的幅值,齿侧间隙增大会增加啮合力的波动幅度会引起传动过程中的很大冲击力,加速齿面的磨损,同时齿侧间隙还会使齿轮由于过载而在齿轮中产生断齿。提高采煤机截割部齿轮传动系的稳定性与使用寿命,应降低其扭振程度与缩小齿侧间隙。本研究对齿轮传动系统的优化设计与研究提供理论基础。     

采煤机变速切割控制技术的研究

通过对采煤机现有降低作用在截割滚筒上的负载冲击方法缺点的研究,结合长期工作经验及变速控制理论,提出"应先降低采煤机的牵引速度,将截割阻力对滚筒的冲击载荷降低,然后提升截割滚筒的转速的采煤机变速切割控制技术",建立了控制变速调节的直接转矩控制的数学模型,并对其进行仿真分析。分析结果表明:采用基于转矩控制的采煤机变速切割控制技术,能够在确保作用于采煤机截割滚筒上的冲击载荷不影响采煤机工作可靠性和稳定性的情况下,提升采煤机的工作效率。     

采煤机调高液压控制系统的可靠性研究

采煤机是依靠摇臂的调高液压系统来带动截割机构在空间内转动,实现对不同空间位置内煤炭的综采作业的,摇臂的调高液压系统在工作中不仅要承受采煤机截割机构的重量,而且还要承受截割机构在截割作业时的冲击载荷的作用,一旦发生损坏将导致采煤机无法进行综采作业,因此利用ADAMS仿真分析软件对采煤机的调高液压控制系统在工作时的动态特性情况进行仿真分析,为提升其工作的可靠性,优化调高液压控制系统的结构,提升煤炭生产企业的经济效益提供参考。     

采煤机截割部工作稳定性研究

为研究采煤机截割部的工作稳定性,利用Matlab、Pro/E、ADAMS和ANSYS联合构造的仿真平台建立截割部的刚柔耦合动力学模型。基于ADAMS/Vibration模块对采煤机截割部进行强迫振动分析,获取系统主要模态能量分布及各阶模态的动态响应特性,对壳体的振动特性及其对传动系统的影响进行分析。分析结果为改进采煤机截割部设计、提高其工作稳定性提供了依据。     

采煤机动态截割特性的分析与优化

本文在对采煤机截割驱动机构截割和齿轮副受力变化情况进行分析的基础上,提出了应用基于进给-截割联合调速系统对采煤机动态截割特性进行优化。该联合调速系统能够根据采煤机的实际截割作业状态,可实现对进给-截割状态的联合调整,在确保截割作业效率的情况下降低截割机构的冲击载荷、提升使用寿命和工作稳定性。应用效果表明,应用该联合调速系统,能够将截割机构的动载荷突变系数降低68.4%,显著提升了采煤机的运行稳定性。