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。     

采煤机行走机构在特殊工况下的改进及管理

特殊工况下采煤机在实际生产过程中齿轨轮掰齿现象频繁出现。针对此种情况,为适应该地质条件下正常生产,在导向滑靴设计方面做了重要改进,用于改善采煤机齿轨轮与运输机销排的啮合,适应该工作面情况,效果显著。     

多激励下采煤机在行走平面内的非线性振动特性分析

提出以随机分布的煤岩单轴抗压强度为输入,采用锋利截齿截割阻力方程描述采煤机截割激励,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机驱动轮与销排间行走激励,采用库伦摩擦模型描述采煤机平滑靴、导向滑靴与刮板机间的摩擦激励,再根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机7自由度非线性振动模型。利用Newmar k-β法对方程进行了求解,分析了当行走速度为4 m/min,行走驱动轮与销排间隙为6 mm时,采煤机在行走平面内的振动特性,结果表明:行走部和机身的振动特性较为相似,但行走部的振动量小于机身;两个滚筒振动量较大,且右侧滚筒振动量大于左侧滚筒;机身和滚筒的振动相图、庞加莱映射表明采煤机工作过程中处于混沌振动状态。对采煤机振动特性进行了现场实验,实验测得的机身振动加速度有效值接为171.83mm/s~2,接近仿真值(153.06 mm/s~2),实验结果表明采煤机机的非线性模型在一定程度上可以视为准确的。     

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。     

采煤机新型冲击截齿结构及其控制系统研究

为了解决采煤机在截割过程中截割磨损严重、截割效率低下的现状,提出了一种新的采煤机冲击截齿结构,在截割滚筒上设置了液压冲击截齿,采用电液控制系统驱动截齿的运行,实现对煤岩的预裂处理,提高截割滚筒截割作业时的截割效率,降低截齿磨损.实际应用表明,新的截割滚筒能够将截割作业时的效率提高15％以上,将截齿的使用寿命提高23.5...     

工况激励下采煤机7自由度非线性振动分析

为了研究采煤机牵引速度对其动力学特性的影响,采用截齿三向力描述采煤机滚筒截割激励,采用赫兹接触理论描述采煤机平滑靴支撑刚度与阻尼,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机导向滑靴与销排间支撑刚度与阻尼,根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机整机7自由度动力学模型,采用数值求解方法求解了不同牵引速度下整机的振动特性,结果表明:随牵引速度的增大,对后滚筒的振动位移影响较大,对机身影响较小;机身Y轴方向振动摆角相对较为明显。     

随机啮合参数对MG500/1180-WD型采煤机截割部轮系振动的影响

为了研究随机啮合参数对采煤机截割部齿轮传动系统振动的影响,以MG500/1180-WD型采煤机为研究对象,综合考虑啮合刚度、啮合阻尼、综合误差、齿侧间隙等因素的影响,建立采煤机截割部齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,将啮合刚度、综合误差、齿侧间隙和外部载荷作为随机变量,运用变步长Runge-Kutta方法对系统模型进行求解,得出了系统动态位移响应的均值和均方差。研究结果表明,太阳轮、行星轮的振动位移均值及均方差随着随机间隙、随机啮合误差、随机啮合刚度的离散程度增加而增大;且随机间隙对轮系振动位移的影响程度最大,随机啮合刚度次之,随机啮合误差最小。研究结果为采煤机截割部传动系统的结构优化及其工作稳定性的提高提供了理论依据。     

基于截割特性的采煤机截齿优化研究

为了解决采煤机截割作业过程中截齿磨损严重、截割机构故障率高的问题,采用离散元仿真分析的方法对截齿截割作业时的截割特性进行了研究。结果表明,在截割前对煤壁进行预裂冲击的方案能够有效提升采煤机的截割效率。根据研究结果,提出在采煤机截割滚筒上设置冲击截齿的方案,将采煤机截割时的效率提升了14.2%,将截齿的使用寿命提升了78.4%,对提升井下截割效率和综采经济性具有十分重要的意义。     

基于阻力测试的采煤机结构受力分析

为了获取采煤机截割工作过程中行走支撑部件的载荷,采用经典力学理论建立了采煤机整机6阶模型,分析了模型求解时存在的不足,针对采煤机与刮板机间的四点支撑而引起的过约束问题,采用变形协调原理建立采煤机整机的受力模型,通过实验方法获取了左右驱动滚筒的载荷,并将其作为模型输入,采用逐步判别法进行数值求解。结果表明：左导向滑靴和平滑靴在Y向的受力比右侧小,两个导向滑靴的轴向受力相对较小且方向相反。最后通过实验对求解结果有效性进行了验证。     

基于LS-DYNA的采煤机行走轮与销排的接触动力学分析

由于煤矿井下地质环境复杂,给采煤机的截割机构造成无规则的冲击载荷作用,影响采煤机的正常运行。因此,利用LS-DYNA仿真分析软件建立了采煤机行走轮和销排接触时的动力学模型,对其实际工作时的接触动力学情况进行了仿真分析。结果表明行走轮的轮齿进入啮合和脱开啮合时会产生明显的应力突变,且在一个齿轮啮合时节线冲击比较明显,可以通过降低销排的节距,使行走轮和销排啮合时的重合度增加,能有效降低啮合时的接触应力,提升采煤机行走机构工作时的使用寿命。     

滚筒实验载荷采煤机斜切工况下振动特性分析

针对斜切工况下采煤机的载荷冲击大、振动剧烈的问题,采用Hertz接触理论描述采煤机行走部与刮板输送机间的接触刚度,运用接触碰撞理论描述导向滑靴与销排间的接触间隙,再基于集中质量法,建立了斜切工况下采煤机侧向上6个自由度非线性动力学模型。以实验测试得到的滚筒轴向截割载荷作为激励,分析了斜切工况下采煤机侧向的振动特性。结果表明:整机振动量随着滚筒截深的增大而增大,前滚筒大于后滚筒、前摇臂大于后摇臂,机身的振动量相对较小,最后通过实验对模型结果进行了验证。     

采煤机综采时的截割深度对整机综合性能影响的研究

为了明确采煤机综采作业时的截割深度对整机综合性能的影响,采用离散元分析的方法对不同截深情况下采煤机的装煤性能、截割比能耗等方面进行研究。结果表明:当采煤机的截割深度为1 000 mm时,采煤机的装煤效率最高,同时降低综采作业时的截割深度有利于减少截齿磨损、减小损耗,提高截割效率。     

不同煤岩硬度下采煤机侧向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴与销排的接触特性、平滑靴与刮板输送机的中部槽之间的摩擦及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机侧向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒轴向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了不同煤岩硬度对采煤机侧向振动特性的影响。结果表明:当煤岩的截割阻抗均值在200～400 kN/m之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为3.241～7.062 mm和3.077～6.703 mm,前后摇臂的变化范围分别为1.298～2.829 mm,1.133～2.468 mm,最后通过试验对模型结果进行了验证。     

采煤机导向滑靴的受力特性分析

通过对采煤机工作时整机的静力学情况的分析,建立了导向滑靴的静力学方程,利用Levenberg-Marquard计算方法对采煤机工作时不同倾角下的导向滑靴的受力特性进行了研究。结果表明,采煤机工作时的倾角对导向滑靴的支撑力影响不大,而对其工作时导向滑靴的侧推力有显著的影响。该研究结果可为优化采煤机滑靴结构、提升工作可靠性提供技术和理论支撑。     

基于LS-DYNA的采煤机截割特性研究

针对现有采煤机截割机构工作时振动、冲击大,截齿磨损严重、截割机构受冲击易损坏的难点,建立了采煤机截割机构工作时的受力数学模型,利用LS-DYNA分析软件建立了采煤机截割机构工作时的仿真分析模型,并根据实际情况对其工作过程进行了仿真分析。结果表明:在旋转角度为14°情况下采煤机截割机构具有最佳大截割特性,为采煤机截割机构工作旋转角度的确定提供了理论依据,极大地提升了采煤机工作时的稳定性和使用寿命。     

基于Nastran的采煤机截齿疲劳寿命分析及优化

为提升采煤机截割机构截齿的使用寿命采用Nastran仿真分析软件,在截割机构承受切向截割阻力情况下,对采煤机截齿不同安装角度下疲劳寿命的影响进行了分析,结果表明当采煤机截齿在截割滚筒上的安装角度为45°时具有最优的使用寿命和稳定性。     

采煤机导向滑靴失效分析与优化设计

针对采煤机导向滑靴失效率较高的问题,以某型号采煤机导向滑靴为研究对象,借助ANSYS workbench仿真计算软件,开展了采煤机导向滑靴失效分析工作.分析结果表明,采煤机后导向滑靴存在应力集中以及安全隐患问题.通过提高后导向滑靴耳板厚度和销轴孔倒角尺寸的方法完成了后导向滑靴结构的改进,改善了应力集中问题,提高了采煤机的利用率,降低了采煤机的维护维修成本,减少了工作面的停工时间,为企业创造了更多经济效益.     

采煤机磨损检测技术及其优化

通过分析采煤机磨损问题及磨损检测技术的特点,主要针对采煤机的截割部、传动系统、滑靴部分和调高机构进行优化,减小部件间的摩擦磨损,增加采煤机的抗冲击能力,增加易摩擦部分的润滑性,减小摩擦系数,增加易受损部件的寿命,为采煤机的发展奠定了一定的基础。     

采煤机截割部滚筒结构的优化设计改进与应用研究

针对山西某煤矿8号煤层坚硬、含泥岩夹层的特点,采用MG300/730-WD型采煤机在生产中存在着一定的截割力及截割滚筒振动大、截割齿磨损严重等问题,通过理论分析和实地测试的方法,对截割滚筒与采煤机的配合性进行研究,优化改进了原有采煤机截割滚筒的结构,最终将截割滚筒上部的截齿布置方式从均匀分布变为交错分布。通过对采煤机截割滚筒的改造,提高了采煤机自身工作的稳定性,延长了37.9%的截割齿寿命,减少了采煤机的运行能耗。     

基于多传感特征信息融合的采煤机截齿失效诊断

针对采煤机截割头截割过程中截齿失效状态不易在线识别的难题,提出了一种基于多传感特征信息融合的采煤机截齿失效诊断方法。通过测试采煤机不同磨损程度状态的截齿在截割过程中的振动信号以及声发射信号,建立截齿损耗和失效的信号特征数据库,采用基于最小模糊隶属度优化模型的多传感信息融合方法诊断采煤机截齿的磨损及失效状态。实验结果表明诊断结果的准确率可达95%以上,证明采用此方法可实现对采煤机截齿磨损程度及失效状态的实时精确诊断。研究结果对及时发现和更换失效截齿、提高采煤机截割头的工作效率和使用寿命具有重要意义。