新型薄煤层滚筒采煤机的开发与应用

<正>针对目前国内薄煤层采煤机的使用状况,为缓解我国厚薄煤层配采失调、采厚丢薄的现状,并推动薄煤层资源更有效地开采利用,研制了一种结构简单、操作方便、性能先进、安全可靠的薄煤层滚筒采煤机。1 MG200/400-BTFD新型薄煤层滚筒采煤机1)结构特点MG200/400-BTFD型链牵引滚筒采煤机采用永磁电动机经行星减速器后直接驱动截割滚筒,实现低转速大扭矩截割     

MG400/940-WD采煤机截割部结构的设计改造

MG400/940-WD是一种电牵引大功率采煤机,总装机功率940 k W,截割功率为2×400 k W。电动机横向布置,直齿机械传动,电动机和行走箱驱动轮组件等可以从侧面抽出,此种传动效率高,安装维护简单。随着我国大部分煤矿的开采深度越来越深,开采难度越来越大,原有的截割部已经无法满足日趋复杂的开采条件的要求。在原结构基础上针对该采煤机截割部进行了优化。优化改造后的采煤机截割部,结构简化,过煤空间增大,提高了装煤效率。     

MG160/390-WD采煤机离合器装置的研制与应用

针对MG160/390-WD型采煤机截割电机无离合器功能缺陷进行技术改造,通过改造实现了采煤机滚筒的离合功能,可使左右截割电动机通用。在采煤机双电机截割部检修时,有效地断开电机与滚筒之间的连接,保证了作业人员的安全。     

掘进机切割监控系统的研究

通过对掘进机截割过程的分析,建立了工作机构工作参数和巷道断面尺寸之间的数学模型,导出了悬臂转角、液压缸行程及截割头空间坐标的位置关系。在此基础上,开发了以单片机为核心的悬臂式掘进机切割的控制系统,可精确控制悬臂的摆动行程,并实时反应截割头所在位置,实现了基于负载反馈的掘进机截割机构的调速。该系统可对电动机参数进行连续在线检测,自动进行截割电动机的恒功率控制,并采用CAN总线技术编制了CAN节点通信程序,实现了系统的网络通信。     

纵轴式掘进机截割轨迹规划及边界控制方法研究

为实现无人化掘进装备自主作业、完成既定任务,开展了截割轨迹规划及边界控制方法研究。通过分析煤岩硬度与截割臂摆速、截割电动机转速之间的数学关系模型,提出了基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法;采用栅格法对环境模型进行建模,构建了栅格地图;针对截割的扫底、自动截割及自动扩帮3个过程,分别规划了截割轨迹;并提出边界控制方法,对规划后的轨迹进行精准自动控制。研究结果表明:提出的截割轨迹规划方法,可使截割头从任意起点躲避夹矸所在位置截割完整个断面,经过试验验证,设计的边界控制方法控制精度较高,可保证巷道边界成形质量,为实现整条巷道的自主定向掘进提供了重要技术基础。     

西德SRM—330型掘进机组的漏电保护装置

<正> 西德Salzgitter公司的SRM—330型掘进机组有截割头电动机132千瓦,液压泵电动机75千瓦,蟹爪装     

掘进机截割变频调速技术的研究

针对目前国内外悬臂式掘进机截割机构采取电动机直接驱动而存在的问题,介绍了掘进机截割变频调速技术研究的必要性。对变频器主体设计、变频电动机设计开发进行了变频联调试验,并通过截割转速交流变频调速控制技术和截割牵引调速控制技术相结合的方式,设计开发了一套截割变频调速系统。该系统通过工业性试验运行,取得了良好的效果。     

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。     

MG930采煤机截割电动机与摇臂连接方式改造

针对MG930采煤机截割电动机与摇臂螺栓连接处时常存在松动断裂,引发事故影响生产等问题,根据实际进行改造,将螺栓连接方式改为成对法兰盘与螺栓共同连接固定的方式。该方式具有通用性强、整体性好、安装方便、制作简单、安全可靠等优点。改造在8204工作面930采煤机进行试验,半年现场操作试验表明,摇臂和截割电动机采用法兰盘连接固定性能稳定,采煤机运转正常,螺栓断裂及电动机外移事故率大大降低,有力保障了安全高效生产,为同类煤机采煤机截割电动机与摇臂连接固定改造提供了方法。     

截齿排布圆周角对纵轴式掘进机截割头设计性能的影响

以变升角螺旋线纵轴式截割头为基础,采用三维设计结合仿真的方式,对截齿按等圆周角间距排布的QC型截割头和按不等圆周角间距排布的UC型截割头进行了设计计算。计算过程的外部参数均相同。当截割头转速为30r/min,横向移动速度为0.04m/s,钻入深度为截割头全长时,QC型截割头主要破岩区切屑图单元面积平均值比UC型截割头大11.7%,可获得更大的岩屑块度;且有效截齿数变动量和截割合力变动量均较小,载荷稳定性更好。仿真模拟结果表明,虽然QC型截割头制造相对复杂,但设计性能优于UC型截割头。     

镐型截齿截割煤岩过程的截割力研究

为探究镐型截齿截割煤岩过程中截割力的变化及其影响因素,以Evans镐型截齿直线截割力模型为基础,提出了镐型截齿旋转截割力模型;利用滚筒采煤机镐型截齿截割煤岩轨迹表达式,推导了镐型截齿截割过程中,截割角及截割厚度变化的表达式;在截割参数范围内,计算出镐型截齿截割角在截割过程中最大变化可达±4°;根据镐型截齿旋转截割力模型,在截割厚度一定的条件下,计算并分析截割力与截割角及半锥角的关系,得出当镐型截齿半锥角为36°时,截割力在截割过程中最大截割厚度前后能够保持平稳变化;将截割角及截割厚度变化计入截割过程中计算截割力,发现影响截割厚度主要因素的牵引速度对截割力影响最大,而角速度与截割半径对截割力的影响依次减小。所得公式与结论可为镐型截齿及采煤机的设计提供理论参考。     

基于PFC3D的镐形截齿截割煤层的离散元分析

截齿作为与煤岩直接作用的刀具,其截割性能优劣直接影响着采掘装备的工作效率,其受力形式较为复杂。采用离散元分析软件PFC3D模拟镐型截齿的破煤过程,旨在研究镐型截齿的受力形式,以及镐形截齿的受力大小与煤层截割厚度的关系,为后续采掘装备截割性能的研究提供依据。     

王村煤业MG400/930-WD(3.3)型电牵引采煤机截割部扭矩轴优化设计研究

针对王村煤业MG400/930-WD(3.3)型电牵引采煤机截割部扭矩轴在截割电机负载超载情况发生断裂不能实现对截割电机保护的问题,本文提出了一种截割部扭矩轴设计优化方案。方案主要进行了扭矩轴材料选择、表面处理工艺改进以及卸荷槽的再设计,并对卸荷槽进行了参数试验,优化后的扭矩轴可以在电机超载时及时断裂,有效保护截割电机。     

ZMP型滚筒式采装机电控装置的研究及一些看法

<正> 一、概述 ZMP型滚筒式采装机是由北京开采所、河北省煤研所和平顶山煤研所共同研究设计的,它有固定单滚筒(50型),可调高单滚筒(1×50型),和可调高双滚筒(2×50型)三种。其截割装煤部由DMB—50S型50kw交流电动机传动,牵引部由BJO_2—52—6型7.5kw交流电动机传动。截割部和     

进口采煤机截割电动机转矩轴的国产化设计

通过有限元分析仿真的方法求出某型号采煤机截割电动机转矩轴的安全系数,采用试验轴在试验台上模拟转矩轴实际截煤过程中遇到突加载荷的加载过程进行试验,得出试验轴的实际断裂转矩,并与Workbench中有限元仿真的仿真转矩作对比,以此修正理论分析结果,最后提出采煤机截割电动机转矩轴国产化设计方法,提高转矩轴设计的设计精度以及可靠性。     

MG2×500-1150WDK采煤机截割部优化设计

对采煤机截割部进行改进设计,采用电动机-摇臂-行星齿轮传动-滚筒传动方式。在此方案中单级直齿圆柱齿轮减速和双级行星机构减速共同使用,这样可以大大简化截割部结构,且提高第1级小齿轮的使用寿命。     

采煤机截割电动机的小型化设计

采煤机的截割电动机受恶劣环境条件及采煤机尺寸的限制,要求其具有较小的外形尺寸和相对较高的输出力矩。通过电机学原理优化了设计方法,并对电动机的水冷却结构布局进行了改进,实现了采煤机截割电动机的小型化。该电动机已成功用于采煤机中,使之具备更高的工作能力和更广的选择范围。     

截齿顺次破岩机制的细观数值模拟及截线间距优化研究

为优化镐型截齿在截割头上的布置以提高掘进机截割效率, 借助PFC^3D颗粒离散元数值模拟软件构建了两把截齿顺次截割岩石的三维模型, 对不同截割深度和截线间距组合工况进行了模拟试验, 分析了镐型截齿顺次破岩机制和最优截线间距与截割深度的比值(s/h)。结果表明, 岩石在截齿作用下的破坏模式以张拉破坏占主导, 并伴随挤压和剪切的综合破坏; 截齿顺次截割时, 两相邻截齿之间存在明显的协同作用, 前刀在岩石内残留的裂纹使得岩石易于截割, 可以提高后刀的截割效率; 在模拟试验范围内, 随着s/h值增加, 比能耗呈先减小再增加的变化规律, 模拟结果表明最优s/h值约为3。该研究可为掘进机截割头排布设计提供参考依据。     

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。     

层理和裂隙对镐型截齿破煤的影响

采用分形理论对煤岩裂隙的长度和数量的关系进行分析,并考虑层理和裂隙在煤岩中的分布特征,建立了层理与水平面呈0°、30°、60°、90°夹角时的煤岩三维模型,应用动态仿真模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别对镐型截齿截割均质煤岩和不同工况下的含层理和裂隙煤岩进行动态仿真模拟,研究表明,镐型截齿破煤时所受到的截割力随截割厚度的变化而变化,呈现出先增大后减小的变化趋势;镐型截齿截割含层理和裂隙煤岩时所受到截割力的平均值、最大值和均方差均小于镐型截割均质煤岩时的截割力,这与煤岩层理和裂隙有助于镐型截齿破煤的实际情况相符;当层理与水平面呈0°夹角时,镐型截齿受到的截割最小,随着层理与水平面角度的增加,截割力平均值均有所增加,说明煤岩中层理和裂隙的分布情况对镐型截齿破煤也有一定的影响。