采煤机滚筒运动参数的分析研究

根据采煤机截割理论,建立了滚筒截割比能耗与滚筒运动参数(滚筒转速、牵引速度)间关系的数学模型;同时,以畸变1式截齿排列的切屑图为基础,建立了块煤率与滚筒运动参数关系的数学模型.并以截割比能耗和块煤率的模型为基础,研究了滚筒运动参数的变化对截割比能耗和块煤率的影响,分析了不同形式的截齿排列与滚筒截割比能的关系.研究结果表明,采用畸变1式或畸变2式的截齿排列形式的滚筒,其截割比能耗最小;同时,截割比能耗和块煤率与滚筒转速成反比,与牵引速度成正比.     

采煤机截割滚筒截齿排列问题的分析

提出采煤机截割滚筒截齿排列依据、原则及布置的合理性,在实际应用中截割比能耗小、产块煤率高、负荷波动均匀,工作性能稳定,以保证采煤机安全高效运行。     

薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析

基于寺河煤矿94311工作面的生产条件,以提高工作面块煤率为目标,从截齿安装角度、布置方式、截割深度等结构参数以及采煤机运行速率等运动参数进行了分析。结果表明:薄煤层滚筒采煤机截齿的安装角度、布置方式、截齿的截割深度通过影响采煤机的功率消耗等影响薄煤层工作面块煤率;而采煤机运行速率等通过影响切削厚度来影响工作面的块煤率。     

高块煤率采煤机变速截割的理论研究

 针对目前滚筒式采煤机在生产中存在的块煤率低和工作时粉尘大的问题,本文首次提出了高块煤采煤机变速截割的思路,在对高块煤率截割的最佳截齿配置方式研究的基础上,开展了在不同截割阻抗煤质条件下的截割速度和牵引速度的优化研究,为变速截割技术的实施供了理论依据。     

采煤机滚筒与块煤率的关系分析

根据采煤机截煤理论,采煤机截煤块度的大小与截齿的截割厚度、截齿的排列方式、滚筒转速等有很大关系。通过对块煤率的数学描述,找出了影响块煤率的主要因素,并研究了采煤机滚筒的结构,分析了其各参数对块煤率的影响,得出了提高块煤率的方法。     

采煤机滚筒截齿截线距有限元分析与优化

主要针对采煤机滚筒截割比能耗问题,以某型采煤机为例,利用UG三维CAD软件和ANSYS/LS-DYNA对滚筒截齿的截线距和进行了模拟分析,得到了在不同切削厚度工况下镐形截齿承受的截割力、一定时间内截煤总体积、滚筒所受截割扭矩以及截割比能耗等,根据所得数据分析可得截线距和截割比值以及采煤机截煤效率之间的关系,对优化采煤机设计具有一定的现实意义。     

采煤机滚筒参数对采煤出块率的影响

采煤机割煤块度的大小与滚筒的截割厚度、截齿的排列方式、截齿的尺寸数量等有很大关系,文章从采煤机滚筒的设计参数入手,分析了其对块煤率的影响。     

采煤机滚筒运动参数对滚筒截割性能的影响

采煤机滚筒截齿直接作用于煤壁,改变运动参数将改变滚筒的截割特征,对于截齿运动参数与截割性能的关系研究是改善采煤机性能的理论基础。本文通过PFC3D进行了截割过程仿真实验,分别对不同采煤机滚筒运动参数进行模拟,设置不同的切削厚度、截割角、截割线速度,得出了各运动参数对截割阻力和截割比能耗的关系,对不同参数下的截割性能作了评价,给采煤机的优化设计提供了研究依据。     

硬厚煤层压裂节能与块煤分级控制机理及应用

采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,分析硬厚煤层综采面比能耗和煤块分布的规律,构建了降低硬煤截割比能耗、控制工作面块煤分布的水压致裂技术方法和途径。研究结果表明,煤层硬度、节理裂隙的发育程度是影响块煤制造和综采面比能耗的主要因素。研究了水平孔定向压裂煤体矿压—水压和破坏裂隙场演化规律,提出硬厚煤层水压致裂方法与工艺参数。通过对陕北浅埋煤层5m大采高综采面水压压裂的现场试验,煤机截割能耗降低了30%,块煤率提高了20%,煤尘平均降低了45%。     

不同齿身锥度和合金头直径截齿的截割试验

为研究不同截齿的截割性能,研制了5种不同形状的截齿;并在自制的截割试验台上对5种截齿进行试验,分析了不同截齿截割产生的采煤机滚筒扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿截割块煤率的大小以及截落煤岩的块度分布规律.分析结果表明：不同形状的截齿,随着截齿合金头直径、齿身锥度的变化,其截割力、块煤率的变化是不同的.阶梯型截齿随着齿尖合金头直径减小、齿身锥度增大,其截割力减小、载荷波动增大、块煤率下降;齿身锥度、合金头大小与截齿截割力的关系服从指数分布,截割煤岩的块度也服从指数分布.对于锥型截齿,当齿身锥度较大、合金头较小时,其截割力较小、载荷波动较小、块煤率较大.     

采煤机工作机构螺旋式滚筒的设计

针对滚筒的叶片设计、齿座与截齿的结构形式、截齿的排列等问题进行了技术探讨,根据多年实践分析得出结论:滚筒体上主叶片与装载叶片均应向装载面方向倾斜;推荐与滚筒径向成45°的截齿安装方式及圆柱形齿柄结构;为最大限度地降低能耗和粉尘,提高块煤率,应从改变截割机理着手,根据不同的煤质合理地选择破煤方式不同的截齿;最佳的截齿排列方式为截齿在滚筒圆周上均匀分布。分析结果可为采煤机工作机构螺旋式滚筒的设计提供参考。     

镐型截齿截割阻力谱的分形特征与比能耗模型

为给出镐型截齿的截割性能的评价方法,应用分形理论分析旋转截割实验台所测得的截割阻力谱,探究截割阻力谱的分形特征与安装角及切削厚度的关系。基于实验测得的轴向阻力谱和功率谱建立镐型截齿的比能耗与安装角和切削厚度的关系模型。结果表明：在实验条件下,截割阻力谱盒维数和比例系数与安装角均呈二次函数关系,与切削厚度呈指数关系;截割比能耗与截齿半锥角和安装角三者互相制约。半锥角增大时,使比能耗减小的最佳安装角区间变小;半锥角减小时,使比能耗减小的最佳安装角区间变大;半锥角一定时,截割比能耗与安装角呈二次函数关系,随着安装角的增大先增大后减小,存在使截割比能耗最小的最佳安装角;截齿比能耗与切削厚度成指数关系,随着切削厚度增大而减小。该研究证明分形特征与比能耗在评价截割性能上的一致性,为采煤机高效截割与性能的评价提供参考。     

薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析

基于寺河矿94311工作面实际生产条件,以提高工作面块煤率为目标,从截齿安装角度、布置方式、截割深度等结构参数以及采煤机运行速率等运动参数进行了分析,以指导薄煤层采煤机滚筒的合理选型设计。     

运动学参数对滚筒截割夹矸煤岩应力影响规律

由于夹矸煤岩赋存条件的复杂性及滚筒截割煤岩过程载荷的非线性,得到滚筒截割煤岩的应力信息非常困难,因此很难从可靠性方面对运动学参数进行匹配。以煤岩截割机理和有限元理论为基础,利用LS-DYNA建立螺旋滚筒截割夹矸煤岩的耦合模型,分别对不同工况进行截割过程的动态模拟,以获取煤岩体、滚筒截齿相关组件的最大应力信息。采用曲面拟合技术分析滚筒转速及牵引速度对煤岩体、滚筒截齿相关组件最大应力的影响规律,建立了相关零件应力关于滚筒转速及牵引速度的规律方程。以采煤机生产率、截割比能耗为目标建立了采煤机滚筒运动学参数的优化方程,并得到了滚筒转速与牵引速度的最佳匹配值,研究表明:当滚筒转速为61. 63 r/min,牵引速度为4. 776 m/min时,采煤机生产率可达190. 64 t/h,截割比能耗仅为0. 868 9 kW·h/m3。截齿合金头、齿体、齿座、叶片的应力分别为:1 339. 4,887. 5,454. 7,105. 2 MPa,岩石和煤体最大应力分别为:59. 15,8. 799 MPa。     

采煤机螺旋滚筒截齿排列与块煤率的研究

本文通过对截齿排列的研究,在分析某型号采煤机三头螺旋叶片滚筒的基础上,认为滚筒截割的块煤率,与切削图的形状紧密相关。因而要达到一定的块煤率,关键是截齿的合理排列。     

煤矿井下采煤机截割特性的优化

晋圣亿欣煤业井下所使用的MG300/730 WD型采煤机在使用过程中存在着截割作业振动大、截齿磨损严重的缺陷。为克服这个问题,对不同截割滚筒与采煤机的匹配性进行了研究。结果表明：新的错齿分布的截割滚筒显著提升了采煤机运行过程中的稳定性,降低了截齿磨损,提升了截齿的使用寿命,采煤机截割作业时的截割阻力矩波动比优化前降低了66.7%,截割功率波动比优化前降低了58.3%,截齿使用寿命提升了37%。     

叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术

常规采煤机调速截割控制多采用直接转矩控制技术,该方法易受到煤层应力集中系数的影响,导致控制后的截割比能耗较大,控制效果不佳。为此,提出叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术。根据薄煤层力学模型,分析采煤机滚筒在叠加扰动下的受力情况,并参照煤层的临界宽度计算煤层的应力集中系数,结合截齿修正函数对煤层截割阻抗进行识别,分析采煤机的截割运动参数,并对其进行优化。采用模糊控制原理,设计调速截割控制策略,通过调整截割阻力范围实现对采煤机调速截割控制。以实际采煤矿区为例,运用所提方法对实验采煤机进行自主调速截割控制。结果表明,设计的方法能够良好地控制采煤机的牵引速度,得到的截割比能耗较低。     

截割参数对镐型截齿截割比能耗的影响

为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。     

煤层钻孔加载前后截割特性对比研究

为提高采煤机破煤效率,采用EDEM软件建立仿真模型,以破煤率、平均截割阻力、平均截割比能耗为定性评价指标,分析滚筒截割有无钻孔煤层及不同地应力煤层的截割特性。结果表明:在煤层中加载钻孔,可以减小采煤机滚筒平均截割阻力、降低平均截割比能耗,增加破煤率。当采煤机滚筒截割10 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小3.814%、24.272%,破煤率增加5.87%;当采煤机滚筒截割15 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小5.676%、30.747%,破煤率增加6.48%;当采煤机滚筒截割无加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加18.364%、63.434%,破煤率减小8.42%;当采煤机滚筒截割有加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加16.072%、30.747%,破煤率降低7.81%。     

采煤机截齿排列方式的改进与分析

滚筒式采煤机的块煤率低、粉尘较大,直接影响经济效益和工人的身体健康。本文介绍在现有的截齿尺寸和安装密度不变的基础上,合理地改进截齿的排列布置,将原一线二齿,一线三齿的大截距排列改变为一线一齿的小截距排列,从而达到提高块煤率,降低比能耗和减少粉尘生成量的目的。对设计人员和使用现场有实用价值。