影响螺旋滚筒装煤性能的因素分析

为研究多因素影响下螺旋滚筒的装煤性能,通过对煤炭颗粒的运动进行分析,建立了螺旋滚筒装煤的数学模型;基于煤样测试结果结合莫尔-库伦强度理论,对煤壁离散元模型中相关粘结参数进行设置,建立螺旋滚筒装煤的离散元模型。通过数值模拟得到装煤过程中煤炭颗粒的运动分布,对不同统计区域内煤炭颗粒质量统计得到了螺旋滚筒截割过程中的装煤率变化规律。对具有不同结构和运动参数的螺旋滚筒装煤过程进行了四因素四水平正交试验,分析了不同因素对滚筒装煤性能的影响权重,其中螺旋升角的大小对其装煤效率的影响最大,牵引速度和截割深度次之,滚筒转速对装煤率的影响最不显著。研究结果为螺旋滚筒的结构设计及其装煤性能提高提供了一种新的方法。     

采煤机螺旋滚筒动态截割过程研究

为研究采煤机螺旋滚筒动态截割过程动力传递规律,基于相似理论建立螺旋滚筒模型与原型的相似准则,确定了模拟螺旋滚筒结构参数、运动学参数及截割材料特性参数,应用三维实体建模软件Pro/E、离散元分析软件EDEM联合仿真分析验证原型滚筒和模型滚筒动态截割过程中煤颗粒运动轨迹、量变规律、滚筒装煤率、滚筒载荷等性能。验证结果表明:原型滚筒和模型滚筒在截割过程中煤颗粒流动轨迹一致,截落的煤分布规律相似,载荷波动规律一致,滚筒装煤率预测误差1.82%,载荷数值误差小于2.1%,装煤率和载荷均值均满足推导的相似关系,验证了螺旋滚筒相似准则正确性。     

薄煤层采煤机滚筒装煤效率的研究

针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率低的问题,采用离散元仿真方法对滚筒装煤过程进行研究。在UG中建立滚筒模型,利用颗粒流离散元软件PFC3D,建立模拟煤壁模型,将滚筒模型导入,形成滚筒、煤壁的组合仿真模型。通过顺转和逆转装煤对比实验,得出滚筒逆转装煤效率比滚筒顺转装煤效率高9.3%左右。通过正交实验,得到了叶片螺旋升角、滚筒转速、牵引速度三因素对滚筒装煤效率影响的显著性和最佳取值。仿真研究结果对薄煤层采煤机滚筒的设计具有一定的指导意义。     

基于EDEM对薄煤层采煤机装煤性能的研究新方法及应用

介绍离散元法的数值计算方程和螺旋滚筒理论装煤率的计算方法,并结合工程实际项目,根据采煤机滚筒叶片的螺旋升角、厚度、煤与叶片的摩擦因数、滚筒转速等相关参数计算出采煤机的理论装煤率。利用Pro/E软件建立了采煤机装煤系统模型并将其导入到通用CAE软件EDEM中,根据煤层赋存条件及采煤机实际工况对装煤系统仿真模型的材料和属性等参数进行设置。通过对滚筒装煤率离散元仿真的结果和理论装煤率进行研究和分析,验证了离散元法对采煤机滚筒装煤效果仿真研究的可行性和分析的准确性,为离散元法在采煤机装煤性能方面的研究提供了重要参考。     

采煤机滚筒螺旋升角对装煤性能影响分析

针对采煤机滚筒螺旋升角对装煤性能影响进行研究。推导了滚筒螺旋叶片抛煤力与装煤量的理论计算公式。通过理论分析可知,保持其他条件不变,叶片抛煤轴向力与螺旋升角、滚筒转速成反比,与牵引速度成正比。理论装煤量与滚筒转速成正比,并随着螺旋升角的升高而呈现先升高后下降的抛物线。使用Adams软件仿真不同螺旋升角时采煤机滚筒轴向受力和采煤机截割功率变化情况,与理论分析结果基本一致。在对采煤机滚筒进行设计时,要考虑螺旋叶片对采煤机截割性能的影响,使得采煤机的实用性和经济效益达到最优。     

双滚筒采煤机结构对螺旋滚筒装煤效果的影响研究

基于双滚筒采煤机结构参数与所配套螺旋滚筒参数,理论计算螺旋滚筒在外旋割煤过程的装煤量、抛煤量和浮煤量等,分析研究双滚筒采煤机结构的卧底量、摇臂宽度以及铲间距对螺旋滚筒装煤效果的影响。     

大倾角煤层开采条件下的采煤机滚筒装煤性能研究

分析了滚筒式采煤机的装煤原理,介绍了大倾角煤层开采条件下影响滚筒装煤性能的因素,对大倾角煤层开采条件下的不同参数的滚筒性能进行仿真分析,得出了运输机和采煤机的各参数对滚筒性能的影响规律。分析认为:"前滚筒抛射,后滚筒推挤"的双滚筒模式是大倾角煤层开采采煤率较高的方式,值得在采煤机中推广;受滚筒装煤空间的限制,滚筒直径在550~600 mm之间、螺旋角度在18°附近是较为理想的滚筒结构;低转速、高牵引力对提升滚筒装煤性能作用明显。滚筒转速120 r/min、牵引力6 m/min是比较高效的。     

工作面角度对采煤机装煤性能的影响研究

在研究采煤机装煤性能影响因素及相关理论的基础上,基于PFC3D仿真软件搭建仿真模型,研究不同走向倾角或工作倾角下分别对应基于抛射装煤和推挤装煤理论下对应的采煤机的装煤性能,为后续改进采煤机滚筒结构及工作参数以提升其装煤性能提供理论基础和指导.     

薄煤层开采中工作面走向倾角对滚筒装煤性能的影响

薄煤层开采过程中，由于煤层地质条件的不同，存在不同的工作面走向倾角，对采煤机滚筒的装煤性能产生影响。针对走向倾角的影响作用，采用离散元仿真的形式，对推挤及抛射两种工艺下的滚筒装煤性能进行分析。结果表明，在两种工艺方式下工作面走向倾角越大则滚筒的装煤性能越好，在10°走向倾角下的装煤率是-10°时的约1.9倍。     

采煤机螺旋叶片磨损问题分析研究

针对某型号采煤机螺旋滚筒叶片存在磨损严重的问题,借助ANSYS有限元仿真分析软件,开展了螺旋滚筒叶片磨损问题分析工作.结果 表明,螺旋滚筒叶片尾尖部位存在明显的应力集中情况.磨损原因分析表明,螺旋滚筒叶片装煤过程中较大的装煤阻力是其磨损问题出现的主要原因.通过分析研究得出螺旋滚筒叶片磨损问题的原因,以期为采煤机螺旋滚筒使用寿命和可靠性的提高提供一定的技术支持.     

螺旋滚筒的非线性动态特性分析

针对采煤机滚筒在生产中出现的振动现象,利用非线性振动理论,建立了滚筒在变刚度变阻尼下的两自由度非线性振动模型,分析了截割转速变化对滚筒振动的影响。结果表明,合理选择截割转速可以有效的减少滚筒的振动,保证采煤机良好的工作性能和稳定性。     

含夹矸煤层条件下采煤机螺旋滚筒工作性能分析与预测

基于Pro/E与EDEM接口技术建立了滚筒与含夹矸煤层耦合模型并进行模拟截割仿真,利用单因素试验法分析了煤岩体物理和力学性质、叶片螺旋升角、截齿排列方式、采煤机牵引速度、滚筒转速对滚筒受载大小、载荷波动情况、截割比能耗、装煤效果的影响趋势。利用遗传算法反传递(GA-BP)网络对螺旋滚筒截割性能及装煤效果预测的最大相对误差分别为3.12%和3.26%。基于Workbench分析了典型工况下不同结构螺旋滚筒所受应力大小及分布情况,确定了不同煤层赋存条件下优先选用的滚筒。基于EDEM的模拟仿真为螺旋滚筒在不同煤层赋存条件下结构参数和运动学参数的优选提供了支撑,基于GA-BP网络的滚筒性能预测为选取、设计高效螺旋滚筒提供了更快速、可靠的技术手段。     

卧螺离心机转鼓主要参数对其模态的影响

研究清楚离心机转鼓参数与转鼓应力、变形的关系，是保证其在安全的工作状态下，对转鼓进行参数优化的基础。在诸多参数中，对转鼓3个主要参数：转速、转鼓壁厚和液池深度进行分析研究。结果表明，各种载荷下转鼓的最大径向位移均与转速的二次方成比例，且随着转速的增加，会导致转鼓径向变形增大；正常工况（Fw＋Pc）下的应力SINT（SINT为第三强度理论的等效应力）最大值随着转鼓壁厚的减小而增大，但增大的幅度较小；转鼓的总径向位移最大值和物料离心压力引起的径向位移的最大值均随着液池深度的增加而增大，但增长速度缓慢；转鼓自身质量离心力产生的径向位移与转鼓的液池深度无关。这些数据将为己有的卧螺离心机的改造优化和工程实际应用提供设计依据。     

搅拌筒斜圆锥对数螺旋叶片三维数学模型的建立

搅拌筒主要由拌筒和螺旋叶片构成。根据优化设计理论建立拌筒结构优化模型,对拌筒尺寸进行优化;同时根据搅拌机理和搅拌特点,建立斜圆锥对数螺旋叶片的三维数学模型,为后续进行搅拌筒参数化的组件开发打下基础。     

基于双流体模型的简易化两相搅拌流场数值模拟

基于双流体模型对混凝土搅拌运输车搅拌筒内搅拌介质进行了简易化的数值模拟,为搅拌筒参数优劣评定提供了有效的参照模型。即将混凝土搅拌运输车搅拌筒中搅拌介质(石子与泥浆)的流固多相处理成密度不同且互相贯穿的介质,以搅拌筒和搅拌叶片为动态边界条件,在流体有限元理论下,实现了基于搅拌筒设计参数变化的简易化多相流场数值模拟。从而在混凝土搅拌运输车搅拌筒数字化设计过程中,在对参数的优劣(减小搅拌介质的离析度和提高搅拌筒的出料速度等)评定时,提供了定量化、可视化的参照模型。     

基于ANSYS软件建模及划分网格技术的应用

为提高有限元数值的计算精度和对复杂结构力学分析的准确性。建立正确、合理的有限元模型和划分好的网格很重要。首先，通过分析搅拌罐的设计参数，提出搅拌叶片的螺旋线方程，并根据该方程通过ANSYS软件绘制成曲线，生成螺旋叶片图形；然后，通过映射网格划分，得到质量均匀、形状规则的网格，提高计算精度和速度。避免了将Proe/E或UC线框模型以IGES文件的形式导入ANSYS产生丢线等现象，为今后搅拌叶片的有限元分析奠定了基础。     

基于UG卷扬机卷筒结构的设计与优化

利用实体建模软件UG建立了卷扬机卷筒的虚拟样机,应用UG NX其"高级仿真"模块,建立卷筒的有限元模型,通过解算器NX NASTRAN对有限元模型进行分析求解,得到卷筒在受力作用下应变和应力分布情况,再根据设计要求对零件参数进行优化,使卷筒的结构既满足设计要求,达到体积小和成本低的要求。     

卧螺离心机离心分离场速度仿真分析

针对卧螺离心机理论研究不足而造成的工作时高速堵塞和卡死等恶性事故,应用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)的知识和目前应用较广泛的流体力学软件FLUENT,对卧螺离心机三维立体模型进行网格划分和边界条件设定,通过适当求解得出分离场轴向速度、周向速度和径向速度与结构特性参数之间的相互关系,且在此基础上对离心场中固体颗粒的运动状态进行仿真,得到其运动规律.结果表明,转鼓转动角速度的提高不利于液流的轴向流动,易造成液流滞后值相对升高.通过比较可知,选择50 rad/s的转动角速度最合理;悬浮液固体颗粒体积分数在17％时将达到沉降速度的极限,此时最有利于固液分离.通过对比可知,颗粒沉降时间与理论计算结果基本符合,这为进一步的理论研究和探索奠定了基础.     

基于正交试验方法和数值模拟的焦炭塔裙座优化设计

在焦炭塔裙座上开设柔性槽能够减轻裙座刚度影响,降低裙座角焊缝处热应力。但同时柔性槽开孔处会引起较大的应力集中,同样会产生裂纹。为了使裙座角焊缝和柔性槽部位都能处于相对较低的应力水平,利用正交试验和数值模拟的方法,对焦炭塔裙座柔性槽参数进行了优化,对焦炭塔的设计和维护具有一定的实际意义。     

The meshing angular velocity and tangential contact force simulation for logarithmic spiral bevel gear based on Hertz elastic contact theory

To obtain the change tendency of output angular velocity and tangential contact force of a gear when the pinion under the step input during meshing of a new type of spiral bevel gear, which is a logarithmic spiral bevel gear, the tooth flank equation of logarithmic spiral bevel gear is deduced based on the formation mechanism of the tooth flank formation. A three-dimensional model of a pair of logarithmic spiral bevel gears whose number of teeth was 37:9, with modules being 4.5 mm, normal pressure angle being 20 degrees and spiral angle being 35 degrees were built and assembled. Based on Hertz elastic contact theory, the calculation formulas and parameters sets of contact force for conventional spiral bevel gear meshing simulation and logarithmic spiral bevel gear meshing simulation were done. Consider the dynamic simulation about meshing angular velocity and tangential contact force for conventional spiral bevel gear meshing and logarithmic spiral bevel gear meshing, respectively. Finally, by analyzing and comparing the simulation data, the results show that under the same input conditions, the fluctuation of the gear angular velocity and tangential contact force of logarithmic spiral bevel gear meshing are smaller than the conventional spiral bevel gear. That is, the transmission stationary of logarithmic spiral bevel gear meshing is superior to conventional spiral bevel gear.