采煤机传动系统高速级齿轮啮合力分析

为了研究不同牵引速度下采煤机传动系统高速级齿轮啮合力的变化,先用SolidWorks建立采煤机传动系统的模型,再导入到ADAMS中添加约束后设置接触力并设置相关参数,以电机输出转速为驱动施加到传动系统输入轴,将转速的测量值与理论值对比,验证模型是正确的。再根据不同的牵引速度给滚筒施加不同负载转矩,进行动力学仿真,利用IMPACT函数观察高速级齿轮啮合力。结果表明:牵引速度越大,滚筒负载越大,高速级齿轮所受啮合力越大,并且两者之间存在很强的线性关系。     

突变工况下滚筒式采煤机调速控制策略研究

基于Matlab/Simulink建立了包括采煤机牵引部、截割部和控制系统的整机耦合控制模型,针对煤岩夹杂引起的突变工况,以采煤机可靠运行和高效生产为目标,提出了基于截割电机额定转矩的截齿切削厚度控制目标的计算方法,得到煤层截割阻抗与截齿切削厚度控制目标的对应关系;基于滚筒负载特性和破岩能力制定了针对不同突变工况的滚筒调速控制策略和牵引-滚筒协调控制策略;最后将提出的上述两种调速控制策略与传统牵引调速控制策略进行对比。结果表明：当煤层突变载荷较小时,采用滚筒调速控制策略不仅可有效降低采煤机机电系统动载荷,而且可保持采煤生产率不变;当煤层突变载荷较大时,采用牵引-滚筒协调控制策略可有效降低采煤机机电系统动载荷,并对采煤生产率影响较小。     

采煤机截割传动系统灵敏度分析与动态优化设计

为研究采煤机在电动机启动与截割阶段的系统动态特性并达到性能优化的目的，建立了采煤机滚筒载荷数学模型，有效模拟了滚筒截割时的受载过程。通过耦合传动轴、轴承支承作用以及行星齿轮传动和直齿轮传动，建立了齿轮传动系统有限元动态模型。基于d、q轴的三相异步电动机数学模型，通过电动机转子动力学方程实现了电动机与传动系统的耦合。以齿轮运动副的最大动态载荷为目标函数，进行了截割传动系统灵敏度分析和动态优化设计，应用直接微分法测试截割传动系统参数对系统动态现象的灵敏度，并基于遗传算法得到了最优动态力下的最佳设计变量。灵敏度分析与优化设计的结合，合理地选择对采煤机截割传动系统反应灵敏的设计参数，极大地缩短了复杂系统的优化时间与设计周期。     

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。     

滚筒式采煤机截割煤层过程中截割部的仿真分析

针对目前采煤机截割系统运动规律难掌控等问题,对采煤机截割煤层进行了仿真分析研究。构建了采煤机滚筒及截割部截割煤层力学仿真模型,然后以采煤机不同牵引速度为例对其进行仿真分析,研究摇臂上节点26767的x、y向位移及加速度以分析截割部在截割过程中的振动特性,这为全面掌控采煤机截割部的动力学特性奠定了研究基础。     

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。     

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析

利用HyperMesh、ANSYS APDL、ADAMS之间的交互接口,建立了采煤机截割部的刚柔耦合动力学模型。将LS-DYNA仿真得到的滚筒载荷作为系统负载进行动力学仿真,得到了采煤机截割部传动系统工作过程中的动力学响应以及柔性摇臂的应力规律,通过对比纯刚体动力学仿真与刚柔耦合动力学仿真结果,分析了柔性摇臂对采煤机截割部动力学响应的影响。对采煤机截割部的优化设计具有重要的指导意义。     

采煤机差动2K-H行星轮系固有特性分析

针对传统采煤机滚筒恒速截割时工况适应性差的特点,提出一种采煤机滚筒转速可调的新型截割传动系统。为了解该截割传动系统的性能,以系统中非同轴传动的差动2K-H行星轮系为研究对象,采用集中质量法建立其平移-扭转耦合动力学模型。对轮系固有特性的分析表明,非同轴传动行星轮系不存在经典的扭转振动与平移振动模式,但仍存在行星轮振动模式;支撑刚度对系统的低阶固有频率影响较大,而啮合刚度主要影响系统的高阶固有频率;外啮合齿轮副啮合刚度分段影响非同轴传动行星轮系的固有频率。推导出2K-H行星轮系啮合频率的通用表达式,表明其啮合频率正比于齿圈和太阳轮的转速差。分析结果可用于指导该新型采煤机截割传动系统的设计,并为制定滚筒调速范围提供参考。     

基于LS-DYNA采煤机滚筒运动参数的分析

利用ANSYS中的LS-DYNA模块对采煤机滚筒截割煤层的过程进行模拟分析,在给定不同的滚筒截割速度和牵引速度的情况下,得到了各工况滚筒载荷时程曲线及其平均值和波动系数。分析研究了滚筒转速与牵引速度对其负载的影响,为进一步研究两运动参数的匹配关系提供了理论依据。     

基于遗传算法的采煤机截割部优化设计

为提高采煤机的安全性、可靠性和工作效率,论文采用遗传算法,以MG500/1180-WD型电牵引采煤机为基础,对其截割部齿轮传动系统进行优化,以期降低传动部体积质量;同时通过空载振动试验,对比优化前后采煤机截割部空载振动情况,试验得出,优化后的采煤机截割部振动幅度小于优化前的截割部。在实际工业试验中,优化后的MG500-1180型采煤机工作性能良好,表明采用遗传优化方法进行现有采煤机改进性设计是可行的。     

滚筒采煤机截割部传动系统变速机构的设计

由于各种原因,采煤机滚筒截煤速度不能一成不变,但常用截割部传动系统都不能够通过机构实现变速,本文在原有采煤机截割部传动系统和绞车变速器等机构的基础上提出一种用机构实现滚筒变速的传动方案。     

小波和神经网络在采煤机故障诊断中的应用

进行采煤机截割部齿轮传动系统的振动测试,采用小波变换对振动信号进行去噪处理,经过小波去噪后的振动信号作为BP网络的输入,采用三层BP神经网络结构对采煤机截割部齿轮传动系统的故障进行了趋势预测,取得了满意的诊断效果。     

复杂煤层中采煤机滚筒截割尖点突变力学分析

应用突变理论对采煤机滚筒截割过程中的问题进行分析,得到了采煤机滚筒在截割作业中的刚度和能量条件。经实验分析表明:为避免采煤机作业中的剧烈振动,煤层的阻侵刚度应该大于采煤机牵引系统刚度,此外,破碎煤层所需的能量应小于截割滚筒的能量释放率。     

采煤机工作面截割试验分析

由于当前针对采煤机的有关研究中,缺乏来自工作面现场的截割载荷研究。因而从分析螺旋滚筒主要截割载荷的角度,对具有记忆截割功能的采煤机在人工示教截割试验阶段拾取的截割电流和牵引转矩信号及螺旋滚筒主要截割载荷进行了分析。对采煤机螺旋滚筒截割含有不同煤岩界面煤层时载荷特征地分析表明：采煤机截割力响应信号的均值特征能真实反映截割介质的本质差别;采煤机实际工作过程中,在各典型截割工况下,螺旋滚筒截割力响应信号服从正态分布,且在正常截割工况下,截割力响应信号的方差最小,即截割力响应信号的波动最小;滚筒高度和截割状态持续时间可用于滚筒截割状态的精确识别;截割功率约占总消耗功率的70%。     

滚筒式采煤机截割部机电联合仿真

为了研究截割电机机械特性对采煤机滚筒受力特性的影响,利用SIMULINK建立采煤机截割电机模型;通过ADAMS建立采煤机截割部虚拟样机模型;使用电机模型对采煤机截割部进行驱动,同时将电机所受力矩反馈到电机模型中,建立了基于MATLAB/SIMULINK和ADAMS的采煤机截割部机电耦合模型。采用LS-DYNA对采煤机滚筒截割煤岩过程进行模拟仿真,得到滚筒的受力情况;将截割仿真得到的载荷添加在采煤机滚筒上,进行了采煤机截割部机电联合仿真,得到了截割电机输出转矩和输出转速的曲线,为研究电机过载保护提供了数据支持。     

基于LS-DYNA的采煤机滚筒仿真模拟

为解决滚筒设计优化及不同工况下的极限速度截割问题,提出了一种基于LS-DYNA的非线性动力学仿真方法.通过在LS-DYNA中建立滚筒及煤岩模型,在设定煤层物理参数、滚筒牵引速度和转速的情况下对截割过程进行模拟,得到了滚筒瞬时整体受力、单个截齿的受力以及应力云图,并据此优化截齿布置、滚筒结构及预测该工况下采煤机最高牵引速...     

电牵引采煤机截割部动力学分析

应用UG软件建立了某型号电牵引采煤机截割部的三维实体装配模型,然后把该装配模型导入到ADAMS中,建立了采煤机截割部的虚拟样机,并对其齿轮传动系统齿轮间啮合力进行了仿真计算,为采煤机截割部的设计和改进提供了依据。     

采煤机螺旋滚筒的载荷模拟与分析

在对采煤机滚筒单齿受力分析的基础上,考虑到不同工况(牵引速度、滚筒转速、煤岩性质、截齿配置等)对载荷的影响,应用离散化的数值分析方法,通过MATLAB编制程序实例模拟了滚筒3个方向的瞬时载荷分布和力矩分布,并采用载荷波动因数评价了滚筒参数设置的合理性和工作的平稳性,为研究采煤机螺旋滚筒截割过程负载特性和滚筒科学设计提供了理论依据。