采煤机截割部载荷分析与轴承寿命研究

为研究采煤机截割部在随机载荷下轴承的寿命,利用采煤机滚筒工作过程中采集到的截割电流,计算出采煤机实际采煤过程中截割部的随机负载。根据采煤机截割部随机负载和时间形成的载荷谱,采用不稳定变应力的疲劳损伤理论求解轴承的计算载荷,进而求解出截割部轴承的寿命。根据上述分析对某型号采煤机截割部一轴轴承进行了寿命计算,计算结果表明,在煤层条件较好情况下轴承寿命满足要求。以工作电流为计算基础求解轴承寿命,为采煤机轴承实际寿命预测和结构优化提供了一定的参考依据。     

掘进机截割头随机载荷的模拟研究

截割头的载荷是由煤岩抗截强度的多变性,切屑厚度的不均匀性以及截齿磨损程度的变化等诸多因素决定的随机过程,目前对其计算还停留在构造简单煤层的确定型载荷上,这势必影响对掘进机截割性能的分析和深入研究,通过分析,把截齿的载荷看作平稳随机过程,并利用瑞利由和ｘ＾２分布分别建立了截齿在构造简单煤层和构造复杂煤层中截割的随机载荷模型,在此基础上,确立了截割头的载荷模型及其模拟方法,并利用编制的计算机程序对截割头的随机载荷以及瞬时截割功率进行了模拟和分析。     

基于ANSYS的EBZ-75掘进机截割机构模态分析

由于掘进机工作环境复杂恶劣,在截割过程中极易产生较大的动载荷,导致设备零部件损坏,影响整机使用寿命及工作性能。通过Pro/E软件进行建模,并导入ANSYS中,建立有限元模型。采用虚拟样机技术,对截割系统进行了动力学分析。应用ANSYS-Workbench软件,对截割机构进行模态分析,并根据获取的模态参数信息,分析了其低阶模态振型,得出振动位移是影响截割工作性能及零部件可靠性的主要因素。为截割机构的优化设计及结构改进提供了理论参考。     

纵轴式截割头横摆工况载荷模拟研究

为模拟纵轴式截割头工作载荷的特性,基于单截齿破岩试验的相关结论,介绍了定相关和欠相关状态下单齿破岩切向力和法向力的计算方法,并提出了截割头与岩石相互作用过程中沿X、Y、Z方向作用在截割头上的分力和合力,以及截割功率和截割头负载扭矩的计算方法。对横向摆动截割过程的模拟结果显示,截割头从开始接触岩体到稳定工作状态可分为截割载荷线性增大阶段、截割状态转换阶段和截割载荷稳定阶段,其中截割载荷稳定阶段的截割性能曲线周期性变化规律明显。频域分析进一步发现,受截割头转速、截齿配置形式和螺旋线数量的影响,优势频率主要集中在0~10 Hz。掘进机截割载荷模拟分析结果可为掘进机系统改进以及动态特性分析提供有效参考数据;     

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%。     

滚筒采煤机截割载荷的模拟系统开发及其模拟

为解决因采煤机螺旋滚筒截割载荷计算难、导致滚筒设计缺少依据、产品质量低、截割性能差的实际问题,在给出滚筒截割载荷确定方法的基础上,基于Matlab/GUI开发了采煤机螺旋滚筒截割载荷的模拟系统。该系统采用Matlab/GUI界面,利用Matlab软件为平台,通过输入不同的滚筒及采煤机参数和煤岩的特性参数,可模拟采煤机截割各种对象、以各运动参数工作时滚筒的截割载荷,并能直观显示各载荷的图形、数据和统计结果。该系统具有数据与程序分离、操作简便、适应性强等特点,能快速、准确地获取滚筒的截割载荷。以国产某型薄煤层采煤机为例,对其滚筒截割载荷进行了模拟分析,得出了前、后滚筒三向载荷和负载扭矩曲线及统计结果,搞清了该采煤机截割载荷的大小、变化规律及其相关关系,为改进滚筒设计、研究、评价和改善采煤机的截割性能提供了参考。     

电牵引采煤机截割部摇臂瞬态动力响应分析

对摇臂壳体进行瞬态动力响应分析,可以得出摇臂壳体的相关动力学特性,建立基于NX.NASTRAN的采煤机截割部摇臂瞬态动力学模型。在对摇臂壳体进行模态分析的基础上,提取采煤机截割电机的截割电流,计算出一段时间内摇臂滚筒所受的截割阻力、侧向力和牵引阻力,并将这些力当作动载荷施加在滚筒的轴线上,通过瞬态动力响应分析,得出了摇臂在动载荷作用下摇臂壳体各关键部位的应力应变信息,以确认摇臂壳体在动载荷作用下的强度是否满足设计要求。     

瑞利随机分布下滚筒截割载荷重构算法与数值模拟

为了获得滚筒截割载荷特性曲线,对截齿与滚筒的受力进行了分析研究,得到了截齿轴向阻力与滚筒截割载荷的数值关系,运用自制的多截齿旋转截割煤岩实验设备,进行了截齿截割煤岩实验,得到了截齿三向力曲线,建立了滚筒截割载荷随机载荷曲线重构模型,给出了载荷重构算法,利用测试数据对滚筒截割载荷进行了数值模拟,得到了滚筒截割载荷重构载荷谱。研究结果表明:实验条件下煤岩崩落周期约为0.04 s,滚筒截割载荷数值上大于滚筒上各截齿同一时刻各截割阻力之和;滚筒截割载荷与参与截割的截齿截割阻力峰值、随机分布状态、截齿位置角、煤岩崩落周期及各截齿作用位置有关;所提算法与修正离散正则化算法比较,计算速度提高了约70倍,少样本数据下,该算法精度优于修正离散正则化算法,但重构数据只在重构点处具有真实性;使用改进的FFT算法进行重构曲线数值拟合,与FFT算法相比,计算量减小为原来的1/16,计算速度提高了约27倍,拟合优度相同,均为0.94,拟合曲线在总体趋势上比较平滑,呈现月牙形,与截割厚度变化规律一致,波形特征比较容易辨识,特征值便于判断和提取。研究结果为截齿三向力与滚筒截割载荷的关联提供依据,同时为滚筒截割载荷重构及数值拟合提供高效便捷的算法。     

基于经济截割的采煤机运动学参数优化研究

利用Matlab软件编制了采煤机以不同牵引速度、不同截割深度截割不同坚固性系数煤层时的载荷计算程序并生成载荷文本,采用均匀设计法对这些文本进行选择,作为刚柔耦合模型的外载,仿真后通过人工神经网络预测了其他工况下各关键零部件的可靠性。基于神经网络预测结果分析了煤层坚固性系数,采煤机牵引速度以及滚筒截割深度与采煤机工作可靠性的关系。并且在保证采煤机可靠工作的前提下,得到了采煤机经济截割曲线,以及相应的最优生产率。研究表明：该型采煤机截割坚固性系数为3的韧性煤时,推荐牵引速度为4.807 m/min,截割深度为550 mm,此时采煤机落煤率为257.8 t/h,其中,单滚筒理论最大落煤率为165 t/h。将虚拟样机技术与人工神经网络相结合能更快更好地解决工程实际中的多参数复杂优化问题。     

悬臂式掘进机截割机构动力学特性研究

截割机构是悬臂式掘进机的工作机构，其性能的好坏直接影响到整机的工作性能。利用CREO4.0建立EBZ160型掘进机的三维实体模型；通过结构简化、载荷和驱动分析，运用ADAMS建立动力学模型，对截割机构横摆截割工况进行动力学仿真分析，得出截割头的运动变化曲线和截割机构关键零部件的受力变化规律，为掘进机设计和研究提供理论依据和设计参考。     

采煤机螺旋滚筒总体参数优化设计

在相似模型试验研究的基础上，综合现代采煤机螺旋滚筒设计理论和方法，建立了以比能耗和载荷波动系数为目标的采煤滚筒优化设计数学模型及优化算法，编制了相应的优化设计程序。对ＬＸＴ１４／４６型螺旋滚筒进行了对比计算，结果表明：螺旋滚筒的截割比能耗降低了７．９７％，载荷波动系数减小了１９．８％，装煤效率提高了１１．１％。     

采煤机滚筒载荷计算机仿真及降低载荷波动的对策

通过对滚筒进行受力分析,以截割理论为基础,建立了滚筒载荷及载荷波动的数学模型,编制了计算机滚筒载荷仿真程序,在此基础上提出了降低滚筒载荷波动的方案。     

滚筒截齿配置对采煤机载荷的影响研究

从理论上分析了影响滚筒载荷频率波动的原因 ,利用模拟试验台对螺旋滚筒进行了截割试验 ,并对理论和实测的载荷谱进行了对比分析 ,为研究滚筒载荷的动态特性提供了依据     

含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构载荷问题

通过对含硫化铁结核薄煤层采煤机工作机构实际工况的分析,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的受力模型,利用Matlab软件编制了滚筒瞬时负载的模拟程序;生成了滚筒瞬时负载的文本文件,并将其成功地导入机械系统运动学和动力学仿真软件ADAMS环境下建立的采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机系统中,为定量研究采煤机截割部工作的可靠性提供了条件,使复杂煤层赋存条件下的薄煤层实现综采成为可能.研究结果表明,利用Matlab能准确地模拟复杂地质条件下采煤机工作机构遇到大块、硬结核体时滚筒瞬时负载的剧烈变化;Matlab文件操作函数生成负载文本的方法,能有效处理具有非线性、时变性、强耦合的复杂载荷问题.     

基于Matlab/Simulink的采煤机液压调高系统仿真

简述了滚筒式采煤机液压调高系统的原理,利用Matlab/Simulink程序包搭建了液压仿真模型,采用弹簧、阻尼和质量元件组合模拟采煤机滚筒切入煤壁的冲击载荷。仿真结果表明:滚筒截割入煤壁的冲击载荷对油缸和液压系统影响很大,对油缸结构和液压系统的进一步改进设计有一定的指导作用。     

基于计算机仿真技术的采煤机截割部可靠性分析

采煤机截割部工作时受到冲击荷载作用,对荷载的模拟较为复杂。在ADAMS中建立截割部虚拟模型,利用Matlab对施加荷载进行计算模拟,完成虚拟模型的运动激励。对截割部进行动力仿真和强度、刚度校核,对薄弱环节进行强化处理,实现优化设计。     

截齿排列方式对薄煤层采煤机载荷的影响

根据采煤机破煤理论的单齿受力模型,应用Matlab软件编制计算机程序来模拟薄煤层采煤机滚筒的瞬时负载,得到滚筒随时间变化的载荷谱。并利用此程序对薄煤层典型的4种工况,分别使用4种不同截齿排列方式的滚筒进行了模拟截割,通过分析比较4种排列方式在不同工况下的载荷谱,得出了各截齿排列方式适用的工况范围,为薄煤层采煤机滚筒的设计与选用提供了更为可靠的理论依据。研究结果表明：在一般工况下,为了提高块煤率,推荐采用混合1式和棋盘式的截齿排列方式;在工况恶劣、冲击较大时,推荐采用小截距排列的混合2式截齿排列方式,避免采用棋盘式的排列方式;在含有断层较多,不可避免的要大量截割顶底板岩石时,推荐采用顺序式截齿排列方式。     

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性分析

采煤机螺旋滚筒急速滚转控制稳定性直接影响采煤机的截割性能和作业效率。为此,以某类型采煤机为研究对象,导入采煤机螺旋滚筒基础信息,运算采煤机螺旋滚筒急速滚转控制条件下的载荷信息、截割比能耗、载荷波动系数、受载信息、截割功率。以A1类、A2类两种截齿分布不同的螺旋滚筒为例,计算两种螺旋滚筒的载荷信息、截割功率。研究结果表明,A2类螺旋滚筒急速滚转控制下稳定性最优;A2类螺旋滚筒在多个固有频率阶数下截齿稳定性最差;在多个情景中,A2类型螺旋滚筒在急速滚转控制时,夹矸坚固性系数、牵引速度对其稳定性存在直接影响,螺旋升角对其稳定性不存在直接影响。