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。     

采煤机滚筒随机载荷特性分析

提出了一种滚筒载荷的模拟方法。首先选用Goktan提出的截割阻力计算公式来计算滚筒的平均载荷,然后采用快速傅里叶逆变换(IFFT)的方法来获得满足给定功率谱和幅值服从正态分布的滚筒随机波动载荷,并将滚筒的平均载荷和滚筒随机波动载荷叠加作为滚筒载荷,最后选用某型采煤机对其滚筒载荷进行了模拟,所模拟的滚筒载荷考虑了实际滚筒载荷的功率谱和其幅值服从正态分布的特性,可以为采煤机设计、动力学仿真和测试提供较准确的载荷谱。     

不同工况下采煤机滚筒载荷谱分形特征试验研究

为研究不同工况下采煤机滚筒载荷谱特征,采用分形盒维数对其进行表征。利用试验检测测得各工况下滚筒载荷谱曲线,再运用小波降噪对其进行处理,最后采用MATLAB编程计算出不同工况下滚筒载荷谱盒维数,并对该盒维数进行分析。研究结果表明:在相同煤岩普氏系数下,随着牵引速度的增大,直线截割滚筒载荷谱盒维数逐渐减小,即滚筒载荷波动逐渐减小;在煤岩普氏系数和牵引速度均相等时,直线截割和斜切截割对滚筒载荷谱盒维数影响不大,说明在这2种工况下滚筒载荷波动不会发生剧烈明显的变化;在相同牵引速度和截割方式下,随着煤岩普氏系数的增大,滚筒载荷谱盒维数明显减小,也即滚筒载荷的波动逐渐减小。     

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     

采煤机螺旋滚筒结构参数的模糊优化设计

综合现代采煤机螺旋滚筒设计理论和方法,将模蝴理论应用于螺旋滚筒结构参数的优化设计、能充分考虑影响载荷波动的各种因素的模糊性。同时,建立以载荷波动系数为目标的采煤螺旋滚筒优化设计数学模型,确定设计主量,选取约束条件及隶属函数,并进行求解,使滚筒结构更佳,从而提高了采煤机的工作效率。     

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。     

采煤机滚筒瞬时负荷的分析与研究

根据采煤机滚筒截煤过程及其截齿受力状况的分析 ,研究了截齿处于截割断面的不同位置角时的滚筒瞬时负荷。在此基础上 ,提出了波动因数作为衡量滚筒负荷波动和工作平稳性的指标 ,建立了相应数学模型与计算框图 ,并通过实例演算 ,进行了滚筒瞬时载荷与负荷波动的计算机模拟。     

用频谱分析方法研究滚筒截齿排列对采煤机作用载荷的影响

本文尝试采用计算机模拟滚筒截齿的破煤,并对由此产生的滚筒载荷波动以及与之相对应的电机功率的波动和油缸压力的波动进行分析处理,以便从理论上求得最佳的滚筒截齿排列     

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％。     

采煤机滚筒瞬时载荷的模拟研究

实测表明，滚筒截煤时消耗的功率占整个采煤机功率的80％-90％。因此，滚筒设计的质量直接关系到采煤机的工作性能，而滚筒的载荷是设计和研究采煤机的基础。为此，本文通过对滚筒进行受力分析，建立瞬时载荷的数学模型和载荷波动系数的算法，为分析评价滚筒的设计质量和采煤机的工作性能提供依据。     

采煤机滚筒优化设计数学模型

在相似型试验研究的基础上，综合现代采煤机螺旋滚筒的设计方法和理论，初步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，是提高采煤滚筒设计效率和设计质量的关键步骤。     

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MATLAB的采煤机截割滚筒优化设计

为使滚筒各截齿受力均衡,延长使用寿命,基于MATLAB对滚筒参数进行了优化,构建滚筒受力的数学模型,以载荷波动系数和截割比能耗作为优化目标,对滚筒的结构参数进行优化设计。通过截割煤壁模拟,并对优化前后的模拟结果进行对比分析,为滚筒的结构设计提供可行的方法和现实依据。     

量纲分析法在采煤机滚筒模拟截割系统中的应用

针对滚筒整机试验成本高、试验周期长、占地面积大等问题,对影响滚筒性能的重要指标进行了分析。在此基础上,采用量纲分析法,得到了滚筒截割系统相关参数的相似系数,以此指导建立模拟截割系统,为研究滚筒的截割机理、截割性能、装煤效率以及载荷波动等提供依据。     

采煤机滚筒结构参数的优化分析

以采煤机滚筒为研究对象,用UG三维软件对煤层和滚筒各零部件进行建模,应用ANSYS/LS-DYNA软件对滚筒截割煤层的过程中所受的阻力进行动态分析,使用后处理软件LS-Preport分析滚筒所受阻力的情况,得知截割煤层过程中滚筒所受阻力较大。为改善滚筒受力,对滚筒的螺旋升角进行模拟优化,优化后显著降低了滚筒的载荷波动系数、阻力峰值、截割比能耗。     

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%。     

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。     

随机载荷对双滚筒采煤机整机力学特性的影响

为了探究滚筒采煤机导向滑靴和支撑滑靴的受力规律,综合考虑采煤机的结构参数、运行参数及煤层倾角对整机力学特性的影响,建立采煤机整机力学模型及状态方程。在单截齿随机载荷的基础上,应用滚筒载荷的叠加算法,得出采煤机在随机载荷作用下前导向滑靴比后导向滑靴的受力波动较大,同时给出各力的大小和方向。     

不同转速对采煤机截割滚筒受力的影响研究

针对燕子山矿MG680WD型采煤机截割滚筒效率偏低的问题,开展滚筒转速对滚筒受力的影响研究。建立仿真截割煤岩模型,分析不同滚筒转速条件下滚筒受力情况。结果表明,滚筒所受三向力随截割过程的进行逐渐增大后趋于稳定波动,最大受力和均值均存在z轴受力>x轴受力>y轴受力的趋势;滚筒转速与滚筒受力情况成反比关系,原因可能是滚筒截割深度不变时,滚筒转速越大,单位时间内参与截割煤炭的截齿越多,降低了滚筒工作载荷。研究得到了滚筒转速对截割滚筒受力情况的影响规律,对于采煤机进行控制参数优化工作具有指导意义。     

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。