Cost-effective maintenance scheduling of cutting arms of drum shearer machine

Cutting arms are the main productive units of coal shearer machine that contact directly with coal seam. More importantly, the cutting arms operate under a high-stressed environment. In this paper, in order to suggest an optimum maintenance plan for the subsystem of shearer machine, firstly, we conducted a failure and reliability analysis using the data acquired from the Parvade coal mine, Iran over the two years. The analysis shows that the Power Law Process model provides a good fit to the failure data. Also, we applied estimated distribution functions and calculated cost parameters to identify the cost-based optimum preventive maintenance interval. Furthermore, we conducted a sensitivity analysis of the studied machine and identified that if we consider the variation of the world price of the raw coal then the maintenance plan is sensitive to the price. The analysis showed that, big changes in world price of raw coal are not so effective on maintenance plan but have a considerable effect on maintenance costs of the cutting arms of the shearer machine. However, the effects of this change on reliability improvement are almost zero.     

Vibration measurement and modal analysis for tunneller

In this paper, the method of vibration measurement and modal analysis for AMS0 Tunneller machine is presented. When the machine was used for cutting man-made coal bed and real coal bed, the vibration of the machine was measured and the results of signal analysis show that the vibration characteristics under the two kinds of working situations are similar. The modal model of the machine is established, and then, the intrinsic vibration characteristics of AMS0 tunneller are investigated by means of the method of experimental modal analysis. The vibration response simulation under a set of loading spectra measured is carried out by force response simulation software.     

复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略

采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一.采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键.基...     

采煤机截齿可靠性分析

截齿是采掘机械的易损件 ,通过长期对截齿的分析与研究 ,从新型截齿的选用、截齿布置及截齿结构改进等几个方面对采煤机截齿的可靠性进行了简单分析。提高截齿的可靠性 ,降低齿耗占吨煤成本中的比例 ,提高采煤机有效工作时间。     

滚筒式采煤机摇臂振动分析

鉴于滚筒式采煤机割煤时摇臂的振动加剧了设备相关部件的失效及截齿的消耗,故对采煤机摇臂的振动进行分析,建立数学建模。通过对系统的闭环特征时域、频域判断,由奈奎斯特判据进行稳定分析,确定振动的性质。提出了摇臂振动问题的解决方案,以达到降低振动提高设备使用寿命、降低故障率的目的。     

A pick force calculation method suggested for tool lacing of mechanical excavators employing drag tools

Abstract

This paper deals with tool lacing design of partial-face cutting machines employed for mechanical excavations of rocks, coal and stones. A rational comparison between relief cutting and groove deepening was made by simulating actual cutting actions of picks under the same conditions at different spacing to depth ratios, respectively, through full-scale laboratory linear cutting experiments with radial and point attack tools. It was found that the top portion of a groove with approximately polygonal-shaped cross section has no significant effect on the magnitude of tool forces. The effective cutting was understood to take place mainly in the lower portion of this cross section, termed ‘effective area’, which is encompassed by a triangle with an apex angle twice the breakout angle of unrelieved groove. This finding has led to the introduction of a pick force calculation method for computer assessment of tool lacing for rock, coal and stone cutting machines. The ‘effective area’ of cross sections which were calculated by this method, was found to be in good correlation with corresponding measured tool forces. The method is simple and free from assumptions which have to be specified for various pick cutting position. It was also verified by the results of some experimental data of previous investigations.     

煤炭截割主要工作参数对截割阻抗的影响

煤炭截割时的截割阻抗 (切削力 )一直是采煤机结构设计的重要依据 ,以煤炭截割试验为基础 ,找出采煤机主要工作参数对截割阻抗的影响 ,为设计采煤机主要工作参数以及根据主要工作参数设计采煤机结构提供了一定的理论依据。     

综放面采放系统设备生产能力配套技术研究

采煤机割煤工序是综放工作面的关键工序，影响到综放工作面的产量和效益．当采煤机型号一定时，为了实现放顶煤工序和割煤工序最大限度地平行作业，提高综放面采煤机的开机率和工作面单产，建立了综放面采放系统设备生产能力配套模型，得到与采煤机割煤能力相适应的循环内平均放煤能力，且后部刮板输送机运输能力应大于循环内平均放煤能力．综放面采放系统设备生产能力配套模型在义马杨村煤矿轻型支架综放开采中得到验证，年产量达到1．05Mt，取得了较好技术经济效益．     

掘进机截割牵引调速系统的研究

针对掘进机截割过程中截割机构的运行工况,提出截割牵引调速的思路,设计出控制方案。通过信号采集可编程控制技术和电液比例控制技术实现截割机构牵引速度的负载反馈调节,自动调节截割牵引速度,从而降低机器振动,提高整机可靠性。     

较薄及中厚煤层采煤机截割部的设计改进

针对采煤机截割部常出现的问题及故障,通过对截割部齿轮传动机构的强度、制造工艺及各传动件的受力进行分析,探讨总结了综采工作面采煤机截割部运行过程中出现的故障原因,提出对采煤机截割部进行改进设计,使采煤机截割部强度及工作可靠性有了很大的提高,也为今后较薄及中厚煤层采煤机截割部的结构设计提供参考依据。     

采煤机振动冲击截割臂结构设计

为提高螺旋滚筒切削煤岩装煤率，将振动冲击技术应用于采煤机截割臂，应用TRIZ理论设计出一种以双排五星液压马达为主要驱动装置的轻量化振动冲击截割臂，应用离散单元法对螺旋滚筒轴向振动频率进行单因素数值模拟试验，确定该因素在正交试验中的水平范围|对滚筒转速、轴向振动频率以及工作振幅三种因素进行正交试验，得到其对装煤性能的影响规律。结果表明：螺旋滚筒装煤率呈现随转速增加而降低的趋势，并得到装煤性能优选方案的装煤率为54.56%。     

小功率采煤机喷雾供水装置结构改进设计

喷雾供水装置是决定采煤机能否安全生产的重要部件,它在采煤机滚筒的降温,工作面灭尘,扑灭摩擦火花等方面起到重要作用。然而采煤机工作环境恶劣,工况条件极其复杂,喷雾供水装置在随采煤机摇臂升降割煤的过程中,容易受到煤块、矸石以及输送机等碰撞,损坏。通过改进喷雾供水装置结构,提高其可靠性,为矿井工作面安全生产提供有力保障。     

采煤机机电液短程截割传动系统设计与性能分析

截割部是滚筒采煤机最重要的组成部分,也是最易产生失效的部分。可靠性低和适应性差的问题是现有滚筒采煤机截割部存在的主要问题,针对这些问题设计了一种机电液短程截割传动系统及其自适应控制策略。为了验证该方案的有效性和可行性,建立了泵控马达系统、蓄能器和滚筒负载的数学模型,基于AMESim和Matlab/Simulink联合仿真平台,建立了MG300型电牵引采煤机整机模型,并进行了各典型工况下的性能分析,结果表明搭载机电液短程截割传动系统的采煤机在各种煤层下均能实现滚筒转速的良好调节且效率维持在70%以上,能保证截割电机或牵引电机的恒功率运行,能实现缓冲减振,并且在部件失效时能实现系统降功率运行从而避免停工损失。因此,仿真结果表明所设计截割传动系统具有良好的自适应能力和可靠性,为采煤机截割传动系统的设计与优化提供了理论依据,为进一步实现工程应用奠定了基础。     

普通滚齿机进行硬齿面刮削加工可行性的探讨

以控制工程和机械测试技术为基础 ,对普通滚齿机硬齿面刮削时的动态特性进行了测定与分析 ,从机床振型、动刚度、切削加工时机床振动状态及动态切削力等几方面进行了探讨。     

基于ANSYS的采煤机镐形截齿截割动态分析

主要借助ANSYS软件中的LS-DYNA模块,对采煤机截齿截割煤层作业过程构建三维有限元模型,通过对镐形截齿割煤过程的动态分析,得到截齿能量、速度等参数的时间历程曲线,并对截齿安装调度对割煤效率的影响进行分析,得到割煤效率最高的截齿安装角度,为优化采煤机截齿设计提供参考。     

基于模糊判据的煤岩性状截割硬度识别

针对现有煤岩性状识别方法不能满足采煤机滚筒实现自动调高技术的需要,提出了基于模糊判据的煤岩性状截割硬度识别研究方法,克服了识别煤岩性状截割硬度依赖滚筒振动信号或截割电机信号等单一传感器信息判据的不全面、不可靠等问题,利用多传感器信息融合的模糊集合隶属函数,根据摇臂振动信号两层小波包分解各个频段能量特征向量和采煤机感知煤岩硬度关系公式,采用加权平均法求解隶属度作为煤岩性状截割硬度因子判别煤岩性状的依据,定义表征煤岩性状的截割硬度因子q,其数值计算通过求解煤岩性状模糊集隶属度μQ(u)获得。煤矿井下实测数据表明煤岩性状截割硬度模糊集合的方法更贴近实际采掘煤岩工况,为实现滚筒自动识别煤岩性状控制摇臂自动调高奠定模糊理论基础。     

采煤机截割部结构优化

通过对电牵引采煤机截割部行星密封结构及密封件选型的分析,对截割部的分腔润滑结构和截割行星部输出轴的浮动密封选型进行了改进和优化,提高了采煤机的可靠性和使用性。     

冲击式采煤机传动系统的仿真研究

在单自由度机械等效力学模型的基础上，对冲击式采煤机机械传动系统进行了详细分析，建立了冲击式采煤机传动系统动态分析模型，编制了动态仿真软件，通过输入采煤机各种运行状态下的工作参数，对采煤机运行工况进行了仿真，进而对冲击式采煤机传动系统的关键部件的可靠性进行了分析，给出了合理的功率匹配方式，研究表明，使用冲击式采煤，可大大降低采煤机的截割功率，应用该仿真软件，给冲击式采煤机的设计和优化提供了方便，快捷的手段。     

振动切削截煤机理的研究

在自行设计建立的实验室振动截割试验台上，使刀具与煤样在相对振动的情况下进行截割破碎．通过改变振动频率、振动振幅、振动波形、截割对象、截割截距以及振动与截割的相对方向、截割与层理的相对方向来研究各参数对实际主截割力及单位能耗的影响．结果表明，振动截煤方法可使主截割力及截割单位能耗在一定的振动波形及截割对象情况下有较明显的下降．     

基于粒子滤波的采煤机截割负载特性分析

针对以往采煤机截割负载测量方法所存在的通用性不强,易受振动和冲击干扰等问题,建立了截割负载与截割电机电流间的理论模型,提出了基于粒子滤波的采煤机截割负载分析方法。在西安煤矿机械有限公司电气分厂的电机负载模拟试验台上针对MG900/2210-WD型电牵引采煤机进行了模拟加载试验,并运用粒子滤波方法对试验结果进行了处理和分析。分析结果表明：截割电机电流信号是一个滞后于截割负载23 ms的时延信号,两者的互相关系数为0.71;电流信号主要集中在10 Hz以内的低频带,不易受到电网波动以及煤块冲击的干扰,对于MG900/2210-WD型采煤机而言有用频率为1.63 Hz;粒子滤波能够有效的滤除电流信号中的高频干扰,且当粒子数达到170之后滤波效果趋于稳定