滚筒式采煤机截齿排列参数化设计系统的研究

为解决采煤机滚筒截齿排列设计水平低、研发周期长、截割性能差等问题,给出了截齿排列方式及其参数确定方法.利用MATLAB GUIDE语言编程,开发了采煤机滚筒截齿排列参数化设计系统.该系统通过输入设计参数便可设计出滚筒的多种截齿排列方案,利用截割顺序图、切屑图以及滚筒载荷图可判断设计方案的合理性.通过实例,对常用三头螺旋滚筒的2种截齿排列方式进行模拟分析,结果显示:畸变1式截割性能优于畸变2式.研究表明,该系统可提高滚筒设计质量,设计方案直观,设计结果可定性、定量分析,为设计质量好、性能佳的采煤机滚筒奠定了基础.     

激励与滚筒振动耦合下采煤机动力学特性分析

为了研究采煤机截割过程中的动力学特性及其对截割载荷的影响,采用含滚筒振动量的锋利截齿截割阻力模型描述滚筒截割载荷,采用含间隙齿轮啮合模型描述行走轮驱动载荷,采用库伦摩擦模型描述平滑靴摩擦载荷,建立了采煤机整机五自由度动力学模型,利用ode45对模型求解.结果表明:当煤岩硬度f=3,行走速度为3m/min时,采煤机右摇臂振动幅值约为0.8×10~(-4)rad,左摇臂振动幅值约为0.4×10~(-5)rad;机身振动速度在-1.4~+1.4mm/s间波动,右、左摇臂的振动角速度分别在-1×10~(-3)~+1×10~(-3) rad/s和-4.5×10~(-4)~+4.5×10~(-4) rad/s间波动;通过对比考虑滚筒振动和未考虑滚筒振动时的截割载荷,表明滚筒的振动有利于对煤岩的截割;对右侧摇臂的振动量进行了实验测量,其大小及波动范围与仿真值较为接近,说明采煤机的动力学模型具有一定的准确性.     

采煤机截齿三向力测试方案设计及实验研究

为研究采煤机工作状态下截齿负载特性,设计了截齿三向力测试方案,并应用该测试方案对MG400/930-WD型采煤机进行了相关实验研究,得到了采煤机截割某实验室模拟煤壁时的截齿三向力曲线,并对实验结果和理论计算结果进行了对比分析.考虑误差和随机因素的影响,可以认为实验结果与理论分析是一致的,验证了测试方案的可行性,能为采煤机截齿相关参数的改进及采煤机截割部的设计提供实验数据和理论依据.     

斜切进刀时采煤机滚筒力学特性分析

为了分析采煤机斜切进刀时滚筒力学特性,推导了采煤机在斜切进刀时单个截齿的截割阻力,应用叠加法得出了滚筒截齿总截割阻力,并运用挤压面积和煤岩破裂理论得出了滚筒轴向力.同时,以国产的MG400/940-WD交流电牵引采煤机为例,利用MATLAB对单个截齿的截割阻力、滚筒截齿总截割阻力及滚筒轴向力进行模拟.模拟结果表明:前滚筒最大轴向力约为最大总截割阻力的3.64倍,后滚筒最大轴向力约为最大总截割阻力的3.32倍.模拟结果对提高采煤机滚筒的稳定性及截齿的可靠性有一定的参考价值.     

基于ARIZ的采煤机截割滚筒节能方案设计

TRIZ理论中的ARIZ算法主要用于解决复杂问题,ARIZ集成了TRIZ的多个工具,给出了从问题分析到方案解评价的整个流程.采煤机截割滚筒的节能方案设计是滚筒采煤机设计者的主要研究方向之一.介绍了滚筒采煤机工作原理和截煤、装煤过程,指出截割滚筒工作过程中存在能耗大的问题.通过Pro/InnovatorTM5.0软件对能...     

采煤机螺旋滚筒振动可靠性分析

为研究某型采煤机螺旋滚筒振动可靠性,根据实际工况模拟螺旋滚筒的瞬时冲击载荷,建立螺旋滚筒的有限元模型,对其进行振动模态分析,识别出主要模态参数和振型规律,发现截齿部位振动变形明显;建立了螺旋滚筒共振失效准则,结合可靠性灵敏度分析理论和BP神经网络,得到了滚筒结构参数,振动可靠性灵敏度,分析结构参数对振动可靠性的影响。结果表明,螺旋滚筒振动可靠度为0.999549。基于共振失效准则,将协同仿真技术与BP神经网络和可靠性灵敏度分析理论相结合,为采煤机螺旋滚筒的振动特性分析与结构设计提供理论方法和数据支撑。     

采煤机滚筒螺旋叶片结构参数研究

 根据采煤机截割理论,建立了螺旋叶片参数（结构参数、运动参数）与目标参数（滚筒装煤量、轴向输煤速度、轴向抛煤力、滚筒最低转速、块煤率）间关系的数学模型．以此为基础,研究了滚筒直径为1 800,1 600,1 250 mm,叶片头数为2时,叶片升角、叶片螺距、滚筒转速与装煤量的关系和叶片升角、滚筒转速与轴向抛煤速度的关系;并分析了叶片升角、牵引速度、滚筒转速对轴向抛煤力和块煤率的影响,以及三种型号滚筒的叶片升角、牵引速度与滚筒最低转速之间的关系．研究结果表明,螺旋叶片的升角对滚筒装煤量、轴向抛煤速度、轴向抛煤力和滚筒最低转速影响较大,并得到叶片升角最佳值在0.43 rad左右,为采煤机滚筒设计提供理论依据．     

滚筒式采煤机煤岩截割力学特性及测试系统研究

为实现采煤机在煤岩截割过程中滚筒载荷受力的测试与分析,现场建立等比例大型采煤机力学特性分析研究实验平台,采用等效结构惰轮轴传感器测试方法,针对滚筒式采煤机在煤岩截割过程中采煤机滚筒载荷变化进行实时动态在线监测,采用无线信号发射装置实现测试数据的实时传输。现场截割实验结果表明,在采煤机截割煤岩过程中,滚筒x,y,z三向上的载荷峰值差分别为29.941,17.459和7.371kN,载荷变化显著,测试结果符合现场实际工况,为实现采煤机煤岩动态识别以及自动调高控制提供了重要的理论和数值依据。     

采煤机截割部传动系统故障信号小波包分解方法研究

采煤机主要通过截割部上的滚筒截割煤岩,若其传动系统发生故障将导致采煤工作中断,造成巨大的经济损失。以MG2×70/325采煤机为依托,采用PRO/E建立了断齿、裂纹齿轮和缺陷轴承等常见故障模型,利用ANSYS及ADAMS建立了引入故障形式的采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型,提取各惰轮轴轴向和径向受力数据,作为建立故障诊断系统的样本。用Coif4小波对数据进行小波包分解,求各子带能量值,作为神经网络输入向量,结合Elman神经网络建立采煤机截割煤岩时的故障诊断模型,仿真结果表明:该方法可有效地诊断传动系统的故障零件和类型,对于复杂工况下,采煤机故障检测以及在线实时监测具有一定的指导意义。     

采煤机截割部建模与动力学仿真研究

采煤机工况恶劣,载荷复杂,使得基于物理样机的试验危险性大且代价昂贵,而利用虚拟样机技术进行建模与仿真研究可以在物理样机产生前对产品的性能进行全面评估,从而获得系统级优化的产品.建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机,剖析了基于Pro/E建立三维实体模型、MATLAB模拟滚筒所受冲击载荷、ANSYS制作模态中性文件、ADAMS设置仿真参数等若干关键技术问题,大大提高了基于Pro/E,ANSYS,ADAMS和MATLAB等软件进行多领域建模和仿真的可操作性,对于研究多体系统工作的可靠性具有重要价值.     

滚筒采煤机液压拉杆受力分析

为了研究采煤机滚筒截割载荷对其机身上4根液压拉杆负载的影响,采用小位移变形协调原理和静力学平衡方程,建立了采煤机工况载荷下4根液压拉杆的受力模型,推导了拉杆的载荷公式,设定4根拉杆的初始预紧力均为500 kN,以滚筒和滑靴的实验测试载荷为输入,对拉杆受力模型进行了求解。结果表明：4根拉杆的变形量均值分别为3.164 2,1.934 8,2.353 8,2.248 8 mm;采煤机工作过程中4根拉杆载荷相差较大,其中煤壁区上侧拉杆的载荷最大,均值为536 578 N,采空区上侧拉杆的载荷最小,均值为449 991 N。最后通过实验对拉杆受力模型的准确性进行了验证,研究结果为采煤机液压拉杆的预紧力设定及寿命分析提供依据。     

Vibration Analysis of a Three-Drum Shearer for a Large Mining Height

Strength of Materials - A method of cutting coal with three drums was advanced, a three-drum shearer was designed, and the free mode and restrained model under prestress of the third drum were...     

综采工作面三机虚拟协同关键技术研究

针对当前综采工作面虚拟仿真数字化设计程度低、虚拟模型不可控、协同配套运行不匹配不协调的问题,在虚拟现实引擎Unity3D下,对综采工作面三机虚拟协同关键技术进行研究。建立了全景综采虚拟现实场景,重点对三机虚拟模型构建与修补、刮板输送机虚拟弯曲、采煤机虚拟运行行走和采煤机与液压支架相互感知等关键技术进行研究。以端部斜切进刀双向割煤方式为例进行分析,发现原型系统可以非常生动形象且真实地再现综采工作面三机的动态配套关系、姿态和性能等运行状况,并可根据不同的工况对采煤机牵引速度与液压支架跟机距离进行规划。本技术提升了综采虚拟现实的数字化设计水平,可以为综采工作面规划、分析与决策提供足够技术支持。     

多约束条件下采煤机摇臂横向振动分析及试验验证

摇臂是采煤机的关键执行部件,起调节滚筒截割煤岩高度的作用,其在复杂工况环境下会产生强烈的振动。为了研究采煤机摇臂的横向振动特性,首先,对采煤机摇臂及其连接件进行理论建模,建模时将摇臂简化成梁模型、滚筒简化成集中质量块、小摇臂简化成刚性杆以及调高油缸简化成弹簧阻尼系统;然后,根据欧拉-伯努利梁理论构建采煤机摇臂横向振动微分方程,并基于等效替换原则构建其约束方程;接着,利用谐波函数法对采煤机摇臂的横向振动微分方程进行求解,得到其各阶模态的固有频率解析式;最后,利用采煤机模型进行摇臂模态试验,并与理论计算结果进行对比验证。结果表明：基于理论模型计算得到的摇臂前6阶模态的固有频率为1 129,7 036,7 118,17 756,19 800和30 100 Hz,通过试验测得的摇臂前6阶模态的固有频率为1 078,6 268,6 310,15 886,18 938和27 714 Hz;计算值相对于试验值的误差分别为4.73%,12.25%,12.81%,11.77%,4.55%和8.61%,均小于15%,在合理误差范围内。研究结果表明,所建立的采煤机摇臂横向振动模型具有一定准确性和实用性,可为采煤机摇臂的结构优化提供理论支撑。