滚筒实验载荷采煤机斜切工况下振动特性分析

针对斜切工况下采煤机的载荷冲击大、振动剧烈的问题,采用Hertz接触理论描述采煤机行走部与刮板输送机间的接触刚度,运用接触碰撞理论描述导向滑靴与销排间的接触间隙,再基于集中质量法,建立了斜切工况下采煤机侧向上6个自由度非线性动力学模型。以实验测试得到的滚筒轴向截割载荷作为激励,分析了斜切工况下采煤机侧向的振动特性。结果表明:整机振动量随着滚筒截深的增大而增大,前滚筒大于后滚筒、前摇臂大于后摇臂,机身的振动量相对较小,最后通过实验对模型结果进行了验证。     

多激励下采煤机在行走平面内的非线性振动特性分析

提出以随机分布的煤岩单轴抗压强度为输入,采用锋利截齿截割阻力方程描述采煤机截割激励,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机驱动轮与销排间行走激励,采用库伦摩擦模型描述采煤机平滑靴、导向滑靴与刮板机间的摩擦激励,再根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机7自由度非线性振动模型。利用Newmar k-β法对方程进行了求解,分析了当行走速度为4 m/min,行走驱动轮与销排间隙为6 mm时,采煤机在行走平面内的振动特性,结果表明:行走部和机身的振动特性较为相似,但行走部的振动量小于机身;两个滚筒振动量较大,且右侧滚筒振动量大于左侧滚筒;机身和滚筒的振动相图、庞加莱映射表明采煤机工作过程中处于混沌振动状态。对采煤机振动特性进行了现场实验,实验测得的机身振动加速度有效值接为171.83mm/s~2,接近仿真值(153.06 mm/s~2),实验结果表明采煤机机的非线性模型在一定程度上可以视为准确的。     

采煤机牵引部动态特性实验分析

为了研究采煤机牵引部工作状态下动态特性,采用1:1模拟煤矿井下综采成套装备试验平台,以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机在空载行走、斜切进刀、重载截煤三种不同工况下牵引部的动态特性进行了测试与研究。研究结果表明:不同工况下采煤机左、右导向滑靴在行走方向上受到的载荷冲击最大,并且在重载截煤工况下受到的载荷冲击最大,分别为2.853 m/s~2、1.649 m/s~2;在斜切进刀过程中,左、右导向滑靴在纵向上受到的载荷冲击变化最大,增大幅度分别为884.30%、580.87%。     

基于阻力测试的采煤机结构受力分析

为了获取采煤机截割工作过程中行走支撑部件的载荷,采用经典力学理论建立了采煤机整机6阶模型,分析了模型求解时存在的不足,针对采煤机与刮板机间的四点支撑而引起的过约束问题,采用变形协调原理建立采煤机整机的受力模型,通过实验方法获取了左右驱动滚筒的载荷,并将其作为模型输入,采用逐步判别法进行数值求解。结果表明：左导向滑靴和平滑靴在Y向的受力比右侧小,两个导向滑靴的轴向受力相对较小且方向相反。最后通过实验对求解结果有效性进行了验证。     

随机激励下采煤机行走方向的振动特性分析

采用理论分析与试验相结合的方法研究了采煤机在行走方向上的振动特性。分析了采煤机工作过程中的滚筒随机截割载荷、行走非线性驱动载荷、摩擦载荷,再以这3个载荷作为工况激励,建立了采煤机5自由度非线性振动方程,分析了采煤机行走方向的振动特性。结果表明:采煤机各部件刚度和质量值较大,摇臂和机身的振动特性较为相似;当行走速度为3~6 m/min时,随着行走速度的增加,整机响应振幅随之变大;由相图和庞加莱映射反映出整机振动处于混沌状态。对采煤机振动特性进行了现场试验,试验测得的机身振动加速度有效值为171.83 mm/s2,接近仿真值(156.06 mm/s2),表明采煤机的非线性模型在一定程度上可以视为是准确的。     

采煤机导向滑靴的受力特性分析

通过对采煤机工作时整机的静力学情况的分析,建立了导向滑靴的静力学方程,利用Levenberg-Marquard计算方法对采煤机工作时不同倾角下的导向滑靴的受力特性进行了研究。结果表明,采煤机工作时的倾角对导向滑靴的支撑力影响不大,而对其工作时导向滑靴的侧推力有显著的影响。该研究结果可为优化采煤机滑靴结构、提升工作可靠性提供技术和理论支撑。     

采煤机导向滑靴的失效分析与改进措施

在采煤机行走过程中,导向滑靴是非常关键的部件之一。由于摩擦和受力的原因,导向滑靴容易出现"失效"现象,影响煤炭的生产效率。针对采煤机导向滑靴的失效原因进行分析,提出了具体的改进方法,提高现场导向滑靴的可靠性,为设备故障分析和维护提供参考。     

工况激励下采煤机7自由度非线性振动分析

为了研究采煤机牵引速度对其动力学特性的影响,采用截齿三向力描述采煤机滚筒截割激励,采用赫兹接触理论描述采煤机平滑靴支撑刚度与阻尼,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机导向滑靴与销排间支撑刚度与阻尼,根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机整机7自由度动力学模型,采用数值求解方法求解了不同牵引速度下整机的振动特性,结果表明:随牵引速度的增大,对后滚筒的振动位移影响较大,对机身影响较小;机身Y轴方向振动摆角相对较为明显。     

不同举升角下采煤机振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴和平滑靴的支撑特性、摇臂的刚度以及调高油缸的支撑刚度,建立了采煤机在竖直方向上6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒在竖直方向所受到的载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了摇臂不同举升角对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当举升角在17°~37°之间变化时,对前滚筒、摇臂的振动位移影响较大,变化范围分别为21.552 1 mm~15.424 mm、9.400 5 mm~3.306 4 mm;由于实际工况下,采煤机整机在低频范围内振动,因此举升角的变化对其振动加速度的影响不敏感。     

采煤机平滑靴销轴载荷特性分析与实验

平滑靴销轴是采煤机的关键零件,为研究采煤机平滑靴销轴在复杂工况下载荷特性,通过建立采煤机机身空间载荷模型,得到平滑靴销轴载荷计算方程。通过自行研制平滑靴销轴传感器,对采煤机不同截割工况下的平滑靴销轴载荷进行测试研究,通过无线应变采集模块对测试数据实时存储和传输,得到平滑靴销轴Z向和Y向的载荷曲线,实验测试结果表明:左侧平滑靴的最大受力为max F_Z=412.76 kN,max F_Y=248.28 kN,右侧平滑靴的最大受力为max F_Z=187.47 kN,max F_Y=897.98 kN,且在整个过程中,Z向载荷普遍大于Y向载荷,研究结果为平滑靴载荷测试提供了新方法,通过对平滑靴销轴载荷进行实时监测,可定量计算平滑靴销轴载荷大小,为采煤机平滑靴零部件设计和优化提供数据支持。     

基于深度信念网络的滚筒采煤机截割载荷预测

为了准确预测采煤机螺旋滚筒截割载荷,提出了一种基于深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)的预测模型。DBN模型以2个导向滑靴受力、2个平滑靴受力、摇臂振动、惰轮轴受力、截割电机电流7个特征参数作为可视输入,通过非监督逐层贪婪学习得到更好的高层特征表示,增强识别过程的智能性,避免人工特征提取的繁琐与不精确,最后预测出前滚筒的三向载荷和负载扭矩。对所提出的方法进行了测试,测试结果表明该方法适用于采煤机螺旋滚筒载荷预测,具有强大的特征提取能力且性能优于BP神经网络,可以为滚筒及采煤机的设计、研究、评价提供理论参考。     

采煤机导向滑靴耐磨性能工艺改进

导向滑靴是采煤机的重要零件,采煤机工作时由煤壁侧的两组支承组件和老塘侧的两只导向滑靴分别支承在工作面输送机上。行走箱（见图1）中的行走轮与输送机的强力齿轨相啮合,由装在两行走箱上的导向滑靴导向,当行走轮转动时,采煤机便骑在工作面输送机上行走,同时截割电动机通过截割机械传动装置带动滚筒旋转,通过强力截齿完成落煤及装煤作业。当滑靴导向面磨损严重时,致使导向性不好,行走轮与销排不能正常啮合,造成行走轮快速磨损或断齿。严重时采煤机会脱离运输机,使采煤机不能工作。     

采煤机导向滑靴失效分析与优化设计

针对采煤机导向滑靴失效率较高的问题,以某型号采煤机导向滑靴为研究对象,借助ANSYS workbench仿真计算软件,开展了采煤机导向滑靴失效分析工作.分析结果表明,采煤机后导向滑靴存在应力集中以及安全隐患问题.通过提高后导向滑靴耳板厚度和销轴孔倒角尺寸的方法完成了后导向滑靴结构的改进,改善了应力集中问题,提高了采煤机的利用率,降低了采煤机的维护维修成本,减少了工作面的停工时间,为企业创造了更多经济效益.     

不同煤岩硬度下采煤机侧向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴与销排的接触特性、平滑靴与刮板输送机的中部槽之间的摩擦及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机侧向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒轴向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了不同煤岩硬度对采煤机侧向振动特性的影响。结果表明:当煤岩的截割阻抗均值在200～400 kN/m之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为3.241～7.062 mm和3.077～6.703 mm,前后摇臂的变化范围分别为1.298～2.829 mm,1.133～2.468 mm,最后通过试验对模型结果进行了验证。     

基于逐步递推法不同俯仰角采煤机静力学分析

针对采煤机行走机构的低速重载大跨度支撑静不定问题,基于逐步递推理论方法,求解了滑靴载荷的变化规律。考虑采煤机实际工况下不同俯仰角对采煤机整机力学性能的影响,采用小变形协调理论简化了采煤机整机静力学模型,编制MATLAB程序对其进行求解与分析。通过模拟采煤机实际井下工况,对采煤机后平滑靴载荷进行试验研究,并将试验值与仿真值进行对比分析,结果表明:利用逐步递推法来求解采煤机整机静力学方程具有一定的准确性。     

基于ABAQUS的双滚筒采煤机导向滑靴受力分析

首先介绍了双滚筒采煤机牵引部的组成和功能,随后对大功率采煤机导向滑靴的典型结构和受力特点进行了分析,然后利用ABAQUS有限元软件对导向滑靴"C"形槽各面的接触应力和工件所受Mises平均塑性应力的分布特点进行了详细研究,并以此为基础,对导向滑靴的结构设计和使用维护提出了若干建议。该研究方法和结果对导向滑靴的改进和故障分析具有较大实用价值。     

基于人机工程学的采煤机导向滑靴技术改进研究

导向滑靴是采煤机行走部位的一个重要装置,会经常性地出现各种损坏、失效等问题,通过分析原因,利用人机工程学原理,进行有针对性的技术匹配改进,确保了导向滑靴的工作可靠性。     

不同牵引速度下采煤机侧向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴与销排的接触特性、平滑靴与刮板输送机的中部槽之间的摩擦以及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机侧向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒轴向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了不同牵引速度对采煤机侧向振动特性的影响。结果表明:当牵引速度在2 m/min~5 m/min之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为4.994 1 mm~11.262 3 mm、4.842 0 mm~10.791 7 mm,前后摇臂的变化范围分别为3.199 1 mm~5.709 7 mm、3.046 3 mm~5.236 9 mm,最后通过实验对模型结果进行了验证。     

关于重型采煤机导向滑靴的结构特性研究

针对采煤机导向滑靴出现的故障问题,采用PROE和ABQUS软件,建立了导向滑靴有限元仿真模型,开展了导向滑靴应力、应变的仿真分析。结果表明:导向滑靴的销孔、底板及导钩等部位均出现了应力集中与结构变形现象,此现象与实际情况相符合,由此找到了导向滑靴的结构变形规律,提出了导向滑靴的结构改进建议。     

采煤机导向滑靴的新材料新工艺研制

导向滑靴是采煤机行走部位中一个重要的支撑点,但极高的故障率严重影响了采煤效率。通过对常用导向滑靴的失效方式分析、机械性能的实际对比和热处理方案的调整来控制变形,从材料优化和制作工艺方面研发出高可靠性的导向滑靴。