基于多传感器的采煤机滑靴受力检测系统研究

采煤机实际运行过程中工况环境恶劣,滑靴作为连接采煤机与刮板输送机的重要部件,在剧烈的非线性冲击载荷下极易损坏,直接影响采煤机工作效率,降低煤矿井下生产效益。为研究斜切工况下采煤机滑靴力学特性,以MG500/1130-WD型电牵引采煤机为研究对象,构建斜切工况下采煤机整机空间力学模型。根据煤岩截割理论,结合煤岩性质与采煤机结构参数,利用Matlab求解计算采煤机滚筒截割载荷与滑靴各接触载荷,提出一种基于平滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴传感器、导向滑靴销轴拉力传感器等多传感器融合的采煤机滑靴受力检测系统,并依托国家能源煤矿采掘机械装备研发试验中心进行现场实验验证。实验结果表明:采煤机工作过程中,同种滑靴受力大小基本相同,后侧滑靴所受载荷略大于前侧滑靴所受载荷,平滑靴支撑力大于导向滑靴支撑力且导向滑靴轴向载荷明显大于竖直方向载荷。实验过程中滑靴最大载荷出现在斜切进刀阶段,受刮板输送机位姿、落煤等因素影响,实验值均大于理论值。利用Solidworks建立滑靴三维模型,将现场实验数据导入ANSYS对滑靴进行有限元仿真分析,得到采煤机滑靴最大斜切受载下的应力云图与位移云图,为滑靴结构优化提供基础。     

采煤机平滑靴平动固-热-力耦合特性分析

针对采煤机滑靴在推进过程中,平滑靴与刮板输送机中部槽间瞬态温度高导致接触面磨损甚至失效的问题,构建了煤粉界面层影响下动摩擦因数的平滑靴固-热-力耦合数学模型,再以试验获取的滑靴载荷作为输入,利用Comsol Multiphysics分别对干煤粉和含水煤粉界面影响下,采煤机前、后平滑靴与刮板输送机中部槽间的固-热-力耦合特性进行分析。结果表明:接触面间温度与滑靴受力、煤粉的状态有关,干煤粉界面下前后平滑靴的最高温度为460.04 K和433.73 K,最高温度位置在作用关节中心;含水煤粉界面下前后平滑靴的最高温度为438.31 K和418.62 K,最高温度位置同样位于作用关节中心。     

MG300/700-AWD1型采煤机滑靴支腿的强化设计

电牵引采煤机的左、右电牵引部和电控箱通过液压螺栓连接合成一个整体,采煤机依靠左右行走箱上的两只导向滑靴和煤壁侧的两组滑靴组件骑在工作面刮板输送机的销轨和铲煤板上。滑靴支腿是采煤机行走中的力量所在,是行走部的关键部件和易损件。针对滑靴支腿与底托架连接处螺栓经常折断的问题进行探讨分析,对其结构进行优化设计,既有效延长了采煤机滑靴腿的使用寿命,也减少了采煤机停机检修时间,取得了较为显著的经济效益。     

采煤机导向滑靴开裂原因分析

针对俄罗斯南方矿采煤机导向滑靴频繁开裂的现象,采用作图、现场观测和理论分析相结合的方法,对导向滑靴开裂的原因进行了分析。结果表明:采煤机配套用刮板输送机机头、机尾处采用的长距离多节878 mm短槽相比1 750 mm常规槽水平弯曲曲率半径更小,虽然配套时导向滑靴偏转角相应地有所调整,但现场工人操作过程中机头、机尾处支架最近推移点距后滚筒太近,采煤机强行通过极易引起导向滑靴别卡,造成导向滑靴开裂。最后,基于现场工人使用习惯,经过优化导向滑靴设计、加强工作面管理和工人培训,导向滑靴未再发生非正常损坏,现场应用效果良好。     

斜切工况下采煤机销排导向滑靴模态与寿命分析

针对采煤机销排易损坏的问题,对采煤机销排的模态特性和可靠性进行分析,采用经典静力学理论建立了斜切工况下采煤机整机力学模型,推导出导向滑靴与销排间相互作用力的数学模型,编制MATLAB程序对模型进行求解,并以此为基础,采用ANSYS-Workbench对导向滑靴、销排的模态特性和疲劳寿命进行仿真分析,结果表明:导向滑靴的前四阶模态频率分别为288.57、326.28、348.11、631.57 Hz,销排的前四阶模态频率分别为0.004 2、1 047.9、1 452、1 916.6 Hz,销排的疲劳寿命为106次,危险点位于销排两侧连接耳板处,销排安全系数的最小值为2.932 01。研究结果可为销排的优化设计及损坏原因分析提供参考。     

实际工况下采煤机导向滑靴受力及疲劳寿命研究

为了研究采煤机导向滑靴的疲劳寿命,利用Pro/E建立整机的三维立体模型,并将其保存成IGS格式导入ANSYS中。利用实验测得采煤机滚筒的截割数据作为外载荷,进行动力学仿真,得到采煤机导向滑靴的应力、应变的分布规律。利用水流计算法对仿真结果中的导向滑靴受力进行雨流计数与外推,以外推得到的载荷谱作为外载荷,采用ANSYS/n-code软件对导向滑靴疲劳寿命进行计算。研究结果表明:采煤机导向滑靴具有良好力学性能,最小疲劳寿命约为421 d,研究结果为导向滑靴的结构优化及损坏原因分析提供了理论基础。     

数值模拟技术在导向滑靴铸造工艺设计中的应用

导向滑靴是采煤机的一个重要零件,当采煤机在刮板输送机上行走时,导向滑靴起导向和支撑作用,承受几万牛的压力。利用计算机模拟软件V-Cast对导向滑靴的凝固过程进行了数值模拟,根据模拟结果设计了3个冒口和半封闭浇注系统,模拟结果表明,设计的工艺消除了导向滑靴的铸造缺陷。     

大俯采大倾角地质条件下采煤机与刮板输送机的改进设计

针对淮北矿务局大俯采大倾角工作面采煤机存在的问题,对采煤机与刮板输送机进行一系列的设计改进,增大了采煤机的牵引力,提高了采煤机的装煤效果,减少了采煤机导向滑靴、支撑滑靴及行走轮的故障率,提高了生产效率。     

采煤机牵引导向滑靴配合间隙设计

根据采煤机牵引机构及其导向滑靴的结构特点,分析了刮板输送机溜槽、齿轨相互位置的变化关系,给出了确定导向滑靴与齿轨间配合尺寸的工况条件和设计方法。     

薄煤层采煤机单轮行走箱导向滑靴的结构设计与分析

针对薄煤层采煤机单轮行走箱分体式导向滑靴存在的问题,进行整体式导向滑靴结构改进设计,并采用有限元分析方法对其进行静强度和疲劳强度分析。仿真结果表明整体式导向滑靴满足刮板输送机溜槽水平弯曲1°,垂直弯曲3°的设计要求。滑靴双耳薄弱处最大应力远小于屈服极限,安全系数1.983,疲劳寿命显著提高,现场实际使用情况进一步验证改进结构的合理性。     

采煤机整机非线性静力学特性研究

为研究大跨度、过约束条件下采煤机支撑滑靴受力特点,考虑采煤机倾角及俯仰角等因素影响,构建了18个载荷下的采煤机整机静力学模型,针对模型系数矩阵的不确定性,提出采用改进凝聚函数对采煤机静力学方程的绝对值系数矩阵进行了处理,获取修正后的光滑非线性方程组,将截割实验下的滚筒三向力载荷作为输入激励代入到静力学方程中,再利用Levenberg-Marguardt算法对方程组进行求解,得到各滑靴受力的理论计算值,并与实际测量值进行比较,误差范围在10%以内,验证了理论模型的正确性。采用控制变量法分别改变采煤机倾角和俯仰角的取值,研究采煤机倾角和俯仰角变化对采煤机各滑靴受力的影响。研究结果表明:采煤机倾角变化对前后导向滑靴侧推力影响较大,对前后导向滑靴以及平滑靴支撑力影响较小;采煤机倾角变化对各滑靴受力均有一定的影响,且受力变化呈近似线性关系。     

矿用重载双列四点接触球轴承接触特性研究

针对矿用重载双列四点接触球轴承的承载、接触、疲劳等方面的较高要求,以某型矿用重载双列四点接触球轴承为研究对象,运用有限元仿真软件ANSYS对轴承接触特性进行研究。研究结果表明:矿用重载双列四点接触球轴承等效应力、接触应力满足实际工况生产要求;轴承沿周向方向在不同区段,受载形式、大小、方向不同,对应的轴承接触载荷大小、方向也不同。该研究为矿用重载双列四点接触球轴承承载能力的提升、接触特性的改善、疲劳寿命的增加等方面提供了理论依据。     

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。     

采煤机行走部导向滑靴分析

分析滚筒式无链牵引采煤机行走部与输送机销排之间的轴向间隙规律。根据理论分析及实际应用情况,所得结论对于改进采煤机行走部设计具有重要意义。     

镐形齿采煤机螺旋滚筒平均负荷的计算机模拟

通过对采煤机螺旋滚筒的受力分析,建立采煤机螺旋滚筒平均负荷的数学模型;对螺旋滚筒平均负荷进行计算机模拟,且模拟的曲线反映滚筒负荷随不同参数的变化,从而为螺旋滚筒的设计打下基础.     

新型采煤机行走轮的研究与探讨

阐述了一种采煤机行走轮的新型结构,针对传统采煤机行走部导向滑靴采用滑动接触磨损严重,提出了一种将导向滑靴的滑动接触改为滚动接触,将其支撑功能转移到行走轮上的新型结构,解决了以往导向滑靴耐磨板更换频繁、行走轮易断齿等问题。     

基于NX6.0的采煤机销轨轮故障诊断与研究

销轨轮是采煤机行走机构中的重要组成部件,行走机构是采煤机牵引部的执行机构,一旦出现问题将导致整个采煤机停止运行,因此对采煤机销轨轮故障诊断进行深入地分析具有十分重要的意义。利用NX6.0软件对采煤机行走机构进行动力学分析,为采煤机销轨轮的故障诊断及设计提供一定的理论依据。     

采煤机截割滚筒工况载荷仿真系统研究与应用

基于平均截割阻力模型,采用有效的仿真算法,匹配截割电机额定转矩,反推出煤岩阻抗强度和滚筒的整体受力情况。同时,在此基础上基于Matlab环境,开发了一套滚筒载荷仿真分析软件,并应用该软件对煤机MG710,MG500等不同机型进行了仿真计算。     

大型采煤机滑靴磨损机理分析

采煤机滑靴是在重载下沿不平整表面的滑动,其磨损难以避免。滑靴运行过程的变速特性使其易于产生黏滑运动以及摩擦表面的温升加剧了摩擦表面的磨损。分析可知,采煤机重量在大于滚筒力垂直分力的情况下,应减小重量以降低磨损。避免采煤机空运行与降低摩擦表面的温度都有利于减缓滑靴的磨损。