采煤机导向滑靴力学特性分析及试验研究

为了研究采煤机导向滑靴在行走方向的非线性动力学特性问题,建立采煤机整机非线性振动模型,采用New-mark-β法对方程进行求解,分析当行走速度为3 m/min,行走驱动轮与销排间隙为7 mm时,采煤机导向滑靴在行走平面内的振动特性,结果表明:采煤机前、后导向滑靴的位移波动趋势和大小近乎相似。利用ANSYS软件对导向滑靴的受力状态进行仿真分析研究,并对采煤机导向滑靴力学特性进行现场试验测试,测试结果表明:采煤机在工作过程中,前导向滑靴受力比后导向滑靴小,前、后导向滑靴在斜切工况下的载荷要小于正常截割工况,且前、后导向滑靴的受力波动趋势和大小近乎相似,试验结果表明模型的准确性。     

牙轮钻机钻井时钻头纵向振动特性影响牙轮轴端磨损机理分析

牙轮钻头轴端的磨损是多方面因素造成的,主要从牙轮钻机钻井时钻头纵向振动特性对牙轮轴端的影响进行牙轮轴端磨损机理分析,首先建立三牙轮钻头纵向动力学模型,并在此基础上对三牙轮钻头进行振动特性分析,探究牙轮纵向振动对牙轮轴端磨损的影响,建立牙轮微动磨损数值计算模型,得出牙轮轴端的磨损体积主要受牙轮轴和轴承的接触面的法向压力和牙轮轴和轴承之间的切向相对滑移距离影响。最后对三牙轮钻头的磨损机理进行分析,对牙轮钻头寿命的提高的研究有积极的推动作用。     

一种新型迈步式掘支锚联合机组及其温变环境下动力学行为研究

设计了一种适用于综掘巷道工作面的迈步式掘支锚联合机组;介绍了掘支锚机组的结构和工作原理;利用牛顿第二定律,建立了多自由度振动系统动力学模型,并进一步引入了含温变特性的系统动力学模型;采用Matlab软件建立模拟温变特性下掘支锚联合机组系统仿真模型,分别对20℃与40℃温度环境下的系统动力学行为进行了求解与分析。结果表明:温变环境对系统动力学影响较大,使得系统各部件幅值与频率均有不同程度的增加。当系统在20℃环境下,各部分的振动幅值在可承受范围内,截割部振动幅值最大,范围在±12 mm之间;当温度升高至40℃时,各部件振动幅值与振动频率均有明显增加,但纵梁的增加最为明显,截割部影响最弱。     

巷道超前支架全支撑态动力学模型

设计了一种用于综掘巷道工作面顶板支护的迈步式超前支护装备,为提高该装备的工作稳定性,避免共振的产生,介绍了支护装备的结构和工作原理,利用拉格朗日方法,建立超前支架全支撑状态多自由度振动系统的动力学模型。基于自动控制理论,对超前支架动力学模型进行拉普拉斯变换,得到传递函数。基于现代控制理论,建立超前支架振动系统状态空间模型并给出参数,利用Matlab软件建立模拟动力扰动下超前支架系统的仿真模型,对振动系统进行仿真,得出系统动态响应。利用锤击试验得到振动系统模态参数,结合仿真结果,得到超前支架易产生共振频率为42.3~42.9 Hz。利用实验样机和测试仪器,对超前支架不同工作状态进行了振动实验,得到了前6阶的频率和阻尼比。     

迈步式超前支护过渡过程的支撑力控制策略

为解决迈步式超前支护过渡过程支撑力波动问题,提高支护效率,采用先进的电液比例控制技术,结合阀控缸的理论基础,提出通过调节比例换向阀阀芯位移来控制超前支护支撑力的控制策略。基于超前支护的机电液系统,建立控制系统的数学模型及仿真模型,利用AMESim软件对系统进行仿真,分析不同阀芯位移控制曲线在升架和降架过程中对支撑力的控制效果。结果表明,基于体积增量原理的阀芯位移控制曲线符合实际工况要求。结合对样机的实验研究,对比分析了实验与仿真的控制规律,结果验证了所提出控制策略的合理性。     

刮板链平环疲劳寿命预测分析

为预测刮板输送机链条平环疲劳失效时间,基于试验载荷数据对其进行寿命预测。以38mm×137 mm的C级型号链环为研究对象,采用张力应变测试装置对刮板输送机链条张力进行在线监测,获得10个工作周期链条平环应变载荷数据,结合张力数值标定、雨流法、Goodman模型等手段对其进行数据处理、分析和平均应力修正,通过链环材料的屈服极限来估算链环疲劳特性曲线。研究结果表明:刮板输送机链条平环轴肩处是强度薄弱点,易发生应力集中现象,最大应力为719.5 MPa;对平环疲劳寿命分析显示,刮板输送机链条平环寿命为42 050次循环,链轮链环共啮合84 100次。该结论可为以后刮板链环结构设计和优化以及定期维修、更换提供参考。     

综掘巷道超前支护装置支撑态动力学特性仿真研究

为提高综掘巷道的超前支护装置工作时的动力稳定性,针对其支撑态动力学特性仿真进行了研究.根据超前支护装置的结构和工作原理,利用拉格朗日方法,建立支护设备全支撑状态多自由度振动系统的动力学模型.建立模拟动力扰动下超前支护系统的仿真模型,为单组支架和整机模型施加扰动函数,基于Ansys分析软件进行了单组支架和整机不同状态时模态分析,分别得到不同状态的前6阶模态参数并进行对比分析.在模态分析基础上使用模态叠加法进行单组支架和整机的谐响应分析,研究其动力响应特性.对比整机和单组支架的谐响应分析结果,得到推移机构对提高超前支护装置适应性和工作稳定性有重要作用.     

采煤机斜切进刀过程动力响应分析

为了研究采煤机斜切状态下滚筒负载特性,推导了滚筒(截齿)挤煤判断条件,运用挤压面积和煤岩破裂理论,得出了斜切状态下滚筒轴向附加载荷。准确地了解斜切进刀过程中滚筒负载的变化情况,避免了现有比例计算法和功率计算方法中出现的缺陷和误差,为采煤机主动设计提供理论依据。使用Matlab数值仿真软件得出采煤机斜切进刀过程前后滚筒受力情况,并使用Adams多体动力学仿真软件对采煤机斜切进刀过程采煤机动力响应进行仿真。得到不同牵引速度下,各个质量块的振动位移、加速度。为采煤机整机及其部件的稳定性、可靠性设计及动力学分析提供理论依据,对采煤机主动设计有一定的指导作用。     

空心阴极真空电弧焊接的引弧机理及参数优化

针对现有真空电弧焊接技术引弧过程的各关键因素没有明确标准,大部分依据经验来调节各因素的数值等问题,对真空电弧焊接设备的引弧过程影响因素进行了研究。以快速建立电弧、得到稳定引弧电流为目的,从电弧建立的基本机理入手,对氩气流量、击穿电压、击穿距离以及钽管直径等引弧过程中各影响因素进行了逐一分析。使用自适应神经模糊推理系统(adaptive neural network based fuzzy interference system,简称ANFIS)模型建立引弧最优参数预测模型,使用氩气流量、真空度、击穿距离及钽管直径作为模型输入,预测击穿电压最优值。通过现场实验,验证和完善了理论研究以及本研究参数预测模型的预测性能。结果表明,使用本研究的预测模型得到的系统参数进行引弧实验,引弧电流稳定,符合工艺要求。