多源驱动的采煤机短程截割传动系统固有特性分析

针对传统采煤机截割传动系统存在传动链过长、可靠性差、突变工况调速性能差的特点,在提出的多源驱动的采煤机短程截割传动系统的基础上,采用集中参数法建立了系统平移-扭转-轴向耦合动力学模型,进行了系统固有特性分析。结果表明,耦合轮系和行星轮系耦合时重根频率不变,单根频率发生变化;单根振动模式变得更为复杂,重根振动模式与原来保持一致;模态能分布与构件形变振动状态一致;耦合轮系支撑刚度和构件质量对系统高阶固有频率影响较大,行星轮系支撑刚度对系统低阶固有频率影响较大;而啮合刚度均对高阶固有频率影响较大。对系统激励频率和固有频率对比分析,发现系统低速运行时可能发生共振。研究结果可为避免系统出现共振现象和实现动态特性优化提供理论依据。     

采煤机工作机构的重载多流传动装置

在研制具有新技术水平的采煤机时,采用传统型式截割部和牵引部的传动装置遇到很大困难。当前,采用以2K-H型单级行星传动为基础的多流齿轮传动装置。重载多流传动装置的传动系统装在采煤机截割滚筒内。2K-H型行星机构的行星轮里面     

磨矿机行星减速器行星轮数量的动态特性研究

针对磨矿机减速器行星轮数量对行星齿轮传动系统的动态特性有较大的影响,构建了一个行星齿轮传动系统的平移扭转模型。计算分析的结果为:当行星轮数量超过3个时,行星轮系固有频率的阶次相同,行星轮模式的固有频率不变,而扭转振动模式和横向平移模式下的高阶固有频率增加,低阶固有频率降低。该分析结果表明,行星传动系统适当增加或减少行星轮数量或改变其他相关参数,可避免实际运行工况下外部振动所引起的行星齿轮传动系统的共振,并减少事故。     

采煤机齿轮传动系统行星级动力学仿真分析

根据采煤机截割部传动系统的传动原理和结构参数,对采煤机截割部传动系统动态特性问题进行研究。采用Pro/E建立摇臂齿轮传动的三维模型,并用ADAMS软件对其进行动力学仿真,在恒定牵引速度下,改变输出端载荷,得到输出端行星轮系齿轮接触力和啮合频率的仿真结果。结果表明:在牵引速度不变时,随着输出端载荷的增大,行星级啮合力增大。     

输入转速不一致对机电短程截割传动耦合轮系动态特性的影响

为解决采煤机截割部摇臂箱体变形导致传动系统失效的问题,提出了由多台电动机、耦合轮系和行星轮系构成的机电短程截割传动系统。耦合轮系汇集多台电机的动力,其动态性能影响系统的承载能力和使用寿命。分析了引起耦合轮系输入转速波动且不一致的原因,在输入转速波动且相位差恒定的情况下,通过仿真研究了输入转速不一致对耦合轮系动态特性的影响规律。机电短程传动系统中的制造装配误差、多台电机转速响应的差异等因素可使耦合轮系输入转速波动且不一致。输入转速波动且不一致使耦合轮系的动态啮合力出现低频波动,且各个传动路线中的动态啮合力的相位不同;随输入转速不一致程度的增加,动态啮合力波动幅度增加。动态啮合力的低频波动使得作用在主动齿轮上的载荷出现低频波动,影响主动齿轮的切向和径向振动加速度;输入转速不一致程度由0增加至0.005时,切向振动加速度增大11.89 m/s2,径向振动加速度增大7.07 m/s2,输入转速不一致对切向振动加速度的影响更大。进行了机电短程传动系统的动态特性实验,耦合轮系存在输入转速波动且不一致的现象,测得的耦合轮系输入轴振动加速度的时域特征与仿真结果的相近,振动加速度幅值谱的主要频率成分与仿真结果的相似,验证了仿真结果的合理性。     

采煤机行星轮系的设计

<正> 在新型的滚筒式采煤机截割部,滚筒中大部设置有行星轮系。其目的是尽可能使速度在最后的传动环节减低下来,从而降低前部各传动环节(轴、轴承、齿轮和机壳等)所承受的扭矩,设计出结构紧凑的采煤机。试以功率为300kW的西德EDW—300—L型采煤机为例,该机在滚筒中设置了传动比为6.46的行星轮系,摇臂中齿轮的模数为10mm。而目前在我国广泛使用的MLQ_1—80型采煤机,额定功率仅80kW,但摇臂中齿轮的模数竟达12mm。本文介绍行星轮系的一种较为简捷的设计和分析方法,并对采煤机上行星轮系的设计,提供一个粗浅的看法,供有关同志参考。一、简单行星轮系的基本运动方程简单行星轮系由行星架、中心轮、齿圈及数个行星轮构成,见图1。随着行星架、中心轮和齿圈这三个构件的不同布置,即何者为输     

采煤机变速截割传动系统动力学特性分析

为了克服传统采煤机截割传动系统恒速截割的缺点,提出了一种新型采煤机变速截割传动系统。采用集中质量法建立了包括截割电机转子和滚筒的变速截割传动系统平移-扭转耦合动力学模型,给出了模型中动力学参数的计算方法,并采用AMESim分析了该系统的动态特性。结果表明:设计的变速截割传动系统可以实现变频调速,调速时斜坡信号比阶跃信号对传动系统更有利;在阶跃负载下,无论是恒速截割还是变速截割,与传统采煤机截割传动系统相比,变速截割传动系统齿轮副接触力冲击较小。     

采煤机截割部行星减速关键轴承的配对型式

采煤机截割部传动系统受力复杂,主要体现在行星减速部分。采煤机在工作过程中,截割滚筒受到很大轴向力,通过滚筒座传递到行星减速部分,因此需要考虑行星传动部分关键轴承能否承受巨大轴向力的问题。主要介绍截割部行星减速内关键轴承的几种配对使用型式。     

电牵引采煤机双级行星传动截割部系统的优化设计

介绍了双级行星传动截割部的设计过程,利用遗传算法对截割部进行了优化计算,得到了行星传动系统截割部的最优解。同时提升了行星减速器的设计水平,合理地布置了破碎滚筒、动力传动等结构,在很大程度上提升了采煤机的使用性能。     

突变工况下采煤机截割部齿轮传动系统特性研究

为研究采煤机截割部齿轮传动系统在突变工况下的动力学特性,建立了截割电动机、齿轮传动系统和截割滚筒的采煤机截割部传动系统动力学模型。以电动机输出转速为驱动,以截割滚筒所受转矩为负载,研究了系统在稳定工况、截割负载突变和牵引速度变化情况下采煤机截割部齿轮传动系统动力学特性。结果表明:受负载转矩的影响,稳定工况下低速级行星齿轮部分受外部载荷直接作用,振动最大,随着传动链中阻尼的消振作用,高速部分齿轮副的振动逐渐减弱;截割负载突变和牵引速度的增加使传动系统中高速级齿轮的振动和受力明显加剧。     

较薄及中厚煤层采煤机截割部的设计改进

针对采煤机截割部常出现的问题及故障,通过对截割部齿轮传动机构的强度、制造工艺及各传动件的受力进行分析,探讨总结了综采工作面采煤机截割部运行过程中出现的故障原因,提出对采煤机截割部进行改进设计,使采煤机截割部强度及工作可靠性有了很大的提高,也为今后较薄及中厚煤层采煤机截割部的结构设计提供参考依据。     

采煤机截割部中滚筒座的有限元分析

采煤机滚筒座在截割部中的作用主要是连接并输出动力给截割滚筒,从而让采煤机完成割煤和装煤。它是整个传动系统中受力情况最复杂,传递力和扭矩最大的零件之一。利用UG三维造型软件建立某新型采煤机截割部行星减速机构的简化模型,并对该机构中的滚筒座进行结构和强度分析,得出滚筒座在所受载荷下的应力和应变云图。结果验证了该减速机构中的滚筒座结构设计是合理的,对其他同类机械的结构设计及优化研究具有一定的参考价值。     

煤岩截割试验台的研制

为进行煤岩截割理论的研究及采煤机械新型工作机构的研制,基于煤岩截割理论和采煤机械的工作原理进行了煤岩截割试验台的研制,并对主传动、辅助传动和测试系统进行了设计。论述了该试验台的各个系统及其工作原理,并设计了测试系统的硬件和软件部分,为开展煤岩截割理论、采煤机滚筒截割性能的研究和新型采煤机工作机构的研制提供了必要的试验基础。该试验同时表明：利用LabVIEW软件开发测试系统是一种简单、可靠的方法。     

采煤机牵引部传动系统动态可靠性分析

考虑齿轮的时变啮合刚度、非线性侧隙等因素,根据3自由度齿轮集中质量模型,建立了采煤机牵引部的动力学整体模型,研究变速重载工况下系统的振动响应,获得了牵引部各位置的动态接触应力。考虑随机运动参数、结构参数与材料参数系统等的影响,基于鞍点逼近方法获得了系统功能函数的概率密度函数与概率分布函数,基于顺序统计量理论研究了载荷多次作用下牵引部传动系统的动态可靠性评价问题,计算结果表明：随着系统运转时间的增加,传动系统中齿轮接触应力分布均值增大且标准差减小;动态运转过程中,牵引系统首次运转是较为安全的,系统前期可靠性降低速度较快,后期可靠性递减速度较缓慢。     

采煤机机电液短程截割传动系统设计与性能分析

截割部是滚筒采煤机最重要的组成部分,也是最易产生失效的部分。可靠性低和适应性差的问题是现有滚筒采煤机截割部存在的主要问题,针对这些问题设计了一种机电液短程截割传动系统及其自适应控制策略。为了验证该方案的有效性和可行性,建立了泵控马达系统、蓄能器和滚筒负载的数学模型,基于AMESim和Matlab/Simulink联合仿真平台,建立了MG300型电牵引采煤机整机模型,并进行了各典型工况下的性能分析,结果表明搭载机电液短程截割传动系统的采煤机在各种煤层下均能实现滚筒转速的良好调节且效率维持在70%以上,能保证截割电机或牵引电机的恒功率运行,能实现缓冲减振,并且在部件失效时能实现系统降功率运行从而避免停工损失。因此,仿真结果表明所设计截割传动系统具有良好的自适应能力和可靠性,为采煤机截割传动系统的设计与优化提供了理论依据,为进一步实现工程应用奠定了基础。     

不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化

为了在不同截割工况下实现采煤机安全运行和高效生产,以牵引速度、滚筒转速为优化变量,以齿轮动载荷、采煤生产率、块煤率以及截割比能耗为子目标,建立了采煤机截割性能多目标优化模型;提出了基于权重系数轮换的各性能子目标权重系数的寻优方法,以确定适应不同截割工况的最优权重组合。利用遗传算法优化得到正常煤层、夹矸煤层和岩石断层工况下随截割阻抗变化的最优牵引-截割运动参数,并对比分析最优运动参数控制和传统牵引调速控制下采煤机的截割性能。结果表明,与传统牵引调速控制相比,采用最优运动参数控制不但明显提高了正常煤层和夹矸工况下的采煤经济性能,而且可安全快速通过断层区;此外,滚筒转速在24 r/min附近时截割传动系统出现局部共振,因此滚筒变速截割时应避免在共振转速下运行。所得结果为采煤机自适应变速截割的实施提供参考。     

复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略

采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一.采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键.基...     

采煤机记忆截割系统的研究与应用

智能采矿中采煤机的记忆截割是自动开采的一个关键要素,采煤机记忆截割系统能够提升采煤机的自动化水平、增强其操控性能、减轻司机劳动强度以及提高生产效率。分析了采煤机记忆截割系统组成及其参数,介绍了采煤机记忆截割系统使用的各项传感器布置,详细阐述了采煤机记忆截割系统的手动模式、学习模式、自动截割模式3种系统运行模式和系统运行状态。通过在国家能源集团宁夏煤业集团枣泉煤矿220704综采工作面实际使用,采煤机记忆截割系统运行良好,实现了自动截割回采500 m,回采原煤55万t,为综采工作面少人、无人化开采奠定了基础。