采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型

针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。     

超声波检测球化率的研究与应用

采用超声波穿透法对铸件进行检测,耦合方法为液浸法,并适当提高探测灵敏度以补偿零件与耦合液之间的衰减。选用压电晶片较大、频率为5MHz的纵波直探头来检测零件的球化率。金相组织分析表明:石墨的球状越好,超声波的传播速度越快。     

随机载荷对双滚筒采煤机整机力学特性的影响

为了探究滚筒采煤机导向滑靴和支撑滑靴的受力规律,综合考虑采煤机的结构参数、运行参数及煤层倾角对整机力学特性的影响,建立采煤机整机力学模型及状态方程。在单截齿随机载荷的基础上,应用滚筒载荷的叠加算法,得出采煤机在随机载荷作用下前导向滑靴比后导向滑靴的受力波动较大,同时给出各力的大小和方向。     

轴向振动截割下碟盘刀刃与煤岩作用机制及其载荷模型

针对现有刀具截割复杂地质条件煤岩(尤其截割硬岩时)损耗高、效率低和易磨损等问题，提出了具有截-楔效应的碟盘刀具复合振动截割破碎煤岩的方法，碟盘刀具径向进给与不同振动形式和姿态来实现复合截割破碎煤岩。以碟盘刀刃为研究对象研究轴向振动截割对煤岩损伤破坏的力学特性，基于剪切破碎理论给出刀刃作用载荷破坏煤岩条件以及刀刃轴向向下振动、向上振动和径向截割煤岩时等效集中载荷的计算方法，采用位移应变等效力合成的方法建立刀刃结构参数与载荷关联模型，模拟研究其径向单作用截割和轴向振动复合截割工况下破碎煤岩的载荷特性，研究碟盘刀具在有振和无振的实验条件下破碎煤岩载荷，对比分析了刀刃载荷的理论计算、数值模拟与实验。结果表明：碟盘刀刃对煤岩的损伤区域面积由中间向两侧逐渐递减与数值模拟应力云图相吻合；振动截割条件下数值模拟和实验的刀刃径向载荷均小于无振条件下的载荷值；轴向振动截割下其数值模拟和实验载荷均与轴向振动位移呈现明显的周期波动规律，且存在超前相位差，径向与轴向载荷幅值与振动位移幅值非同时性，其相位差随振动频率增大而减小；随着截割厚度增大，碟盘刀具径向载荷理论值、模拟值与实验值呈现递增变化规律相吻合，且其误...