滚筒式采煤机截割部机电联合仿真

为了研究截割电机机械特性对采煤机滚筒受力特性的影响,利用SIMULINK建立采煤机截割电机模型;通过ADAMS建立采煤机截割部虚拟样机模型;使用电机模型对采煤机截割部进行驱动,同时将电机所受力矩反馈到电机模型中,建立了基于MATLAB/SIMULINK和ADAMS的采煤机截割部机电耦合模型。采用LS-DYNA对采煤机滚筒截割煤岩过程进行模拟仿真,得到滚筒的受力情况;将截割仿真得到的载荷添加在采煤机滚筒上,进行了采煤机截割部机电联合仿真,得到了截割电机输出转矩和输出转速的曲线,为研究电机过载保护提供了数据支持。     

突变工况下滚筒式采煤机调速控制策略研究

基于Matlab/Simulink建立了包括采煤机牵引部、截割部和控制系统的整机耦合控制模型,针对煤岩夹杂引起的突变工况,以采煤机可靠运行和高效生产为目标,提出了基于截割电机额定转矩的截齿切削厚度控制目标的计算方法,得到煤层截割阻抗与截齿切削厚度控制目标的对应关系;基于滚筒负载特性和破岩能力制定了针对不同突变工况的滚筒调速控制策略和牵引-滚筒协调控制策略;最后将提出的上述两种调速控制策略与传统牵引调速控制策略进行对比。结果表明：当煤层突变载荷较小时,采用滚筒调速控制策略不仅可有效降低采煤机机电系统动载荷,而且可保持采煤生产率不变;当煤层突变载荷较大时,采用牵引-滚筒协调控制策略可有效降低采煤机机电系统动载荷,并对采煤生产率影响较小。     

突变工况下采煤机截割部齿轮传动系统特性研究

为研究采煤机截割部齿轮传动系统在突变工况下的动力学特性,建立了截割电动机、齿轮传动系统和截割滚筒的采煤机截割部传动系统动力学模型。以电动机输出转速为驱动,以截割滚筒所受转矩为负载,研究了系统在稳定工况、截割负载突变和牵引速度变化情况下采煤机截割部齿轮传动系统动力学特性。结果表明:受负载转矩的影响,稳定工况下低速级行星齿轮部分受外部载荷直接作用,振动最大,随着传动链中阻尼的消振作用,高速部分齿轮副的振动逐渐减弱;截割负载突变和牵引速度的增加使传动系统中高速级齿轮的振动和受力明显加剧。     

多电机横向布置采煤机截割部传动系统动态仿真

阐述了如何建立多电机横向布置采煤机截割部传动系统的仿真模型并选择了仿真算法；介绍了结合采煤机运行工况编制的实现传动系统动态仿真的DSP程序．     

新型MG100/145-BFD极薄煤层采煤机

根据极薄煤层的特点,开发设计出一种新型链牵引采煤机,该采煤机滚筒轴线与工作面的夹角为35°,左右截割部与电机机壳刚性连接,采用1个截割电机拖动2个截割滚筒,有效缩短机身长度;采用特殊调高装置实现采煤机的调高功能;此采煤机在极薄煤层工作面使用性较强。     

滚筒式采煤机截割煤层过程中截割部的仿真分析

针对目前采煤机截割系统运动规律难掌控等问题,对采煤机截割煤层进行了仿真分析研究。构建了采煤机滚筒及截割部截割煤层力学仿真模型,然后以采煤机不同牵引速度为例对其进行仿真分析,研究摇臂上节点26767的x、y向位移及加速度以分析截割部在截割过程中的振动特性,这为全面掌控采煤机截割部的动力学特性奠定了研究基础。     

采煤机变速截割传动系统动力学特性分析

为了克服传统采煤机截割传动系统恒速截割的缺点,提出了一种新型采煤机变速截割传动系统。采用集中质量法建立了包括截割电机转子和滚筒的变速截割传动系统平移-扭转耦合动力学模型,给出了模型中动力学参数的计算方法,并采用AMESim分析了该系统的动态特性。结果表明:设计的变速截割传动系统可以实现变频调速,调速时斜坡信号比阶跃信号对传动系统更有利;在阶跃负载下,无论是恒速截割还是变速截割,与传统采煤机截割传动系统相比,变速截割传动系统齿轮副接触力冲击较小。     

采煤机截割部稳定性影响因素以及变速控制的仿真研究

本文在对采煤机截割部影响因素系统研究的基础上提出保证采煤机稳定运行的方案,认为采煤机截割部稳定性的影响因素主要包括煤体的力学特性、截割部和牵引机构的参数、以及截齿的几何参数;得到了采煤机工作稳定性控制的两种方案:方案一为不改变采煤机牵引速率,加大滚筒的转动速率;方案二为先将采煤机牵引速率减小至目标值,然后将滚筒的转动速率增大到目标值,最后将牵引速率增大至初始值;对两个方案进行了仿真研究,认为方案一下需要在调速瞬间控制滚筒的转速变化率。     

不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化

为了在不同截割工况下实现采煤机安全运行和高效生产,以牵引速度、滚筒转速为优化变量,以齿轮动载荷、采煤生产率、块煤率以及截割比能耗为子目标,建立了采煤机截割性能多目标优化模型;提出了基于权重系数轮换的各性能子目标权重系数的寻优方法,以确定适应不同截割工况的最优权重组合。利用遗传算法优化得到正常煤层、夹矸煤层和岩石断层工况下随截割阻抗变化的最优牵引-截割运动参数,并对比分析最优运动参数控制和传统牵引调速控制下采煤机的截割性能。结果表明,与传统牵引调速控制相比,采用最优运动参数控制不但明显提高了正常煤层和夹矸工况下的采煤经济性能,而且可安全快速通过断层区;此外,滚筒转速在24 r/min附近时截割传动系统出现局部共振,因此滚筒变速截割时应避免在共振转速下运行。所得结果为采煤机自适应变速截割的实施提供参考。     

滚筒采煤机截割部传动系统变速机构的设计

由于各种原因,采煤机滚筒截煤速度不能一成不变,但常用截割部传动系统都不能够通过机构实现变速,本文在原有采煤机截割部传动系统和绞车变速器等机构的基础上提出一种用机构实现滚筒变速的传动方案。     

采煤机截割部中滚筒座的有限元分析

采煤机滚筒座在截割部中的作用主要是连接并输出动力给截割滚筒,从而让采煤机完成割煤和装煤。它是整个传动系统中受力情况最复杂,传递力和扭矩最大的零件之一。利用UG三维造型软件建立某新型采煤机截割部行星减速机构的简化模型,并对该机构中的滚筒座进行结构和强度分析,得出滚筒座在所受载荷下的应力和应变云图。结果验证了该减速机构中的滚筒座结构设计是合理的,对其他同类机械的结构设计及优化研究具有一定的参考价值。     

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...     

采煤机液压系统设计及仿真

针对采煤机液压系统工作环境严苛、动作复杂及控制要求较高等问题,以某型采煤机液压系统为研究对象,对采煤机液压系统进行设计,运用LMS imagine.Lab AMESim对采煤机液压马达、斜轴式轴向柱塞双向变量泵2个最主要液压元器件的流量和压力特性进行仿真分析。仿真结果表明:采煤机液压马达、斜轴式轴向柱塞双向变量泵的流量和压力均呈现在某一固定值的上下波动变化趋势;由于采煤机工况复杂,采煤机液压马达、斜轴式轴向柱塞双向变量泵的流量和压力波动较大;该研究为采煤机液压系统设计、可靠性及控制精度提升提供理论依据。     

采煤机截割部电机扭矩轴断裂可靠性分析

扭矩轴是联接电机和传动系统的关键零件,采煤机受载过大时,扭矩轴在卸荷槽处折断以保护采煤机截割部。结合采煤机工况,利用ADAMS和ANSYS对扭矩轴进行分析,得到了扭矩轴最大剪切应力值、时刻和位置。基于刚柔耦合仿真结果,分析得到了扭矩轴Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子。基于可靠性理论,构建以应力强度因子-材料断裂韧度干涉公式,得到扭矩轴的断裂可靠度和断裂疲劳寿命可靠度。     

基于振动与声发射融合的采煤机截割部故障诊断研究

采煤机截割部传动齿轮的工作状态影响着传动系统的工作效率。对齿轮故障监测与诊断进行研究,采用CATIA建立故障齿轮模型,利用仿真软件ADAMS与COMSOL仿真齿轮啮合瞬间产生的振动与声发射信号,对信号进行特征提取,采用BP神经网络对采煤机截割部齿轮故障进行诊断。仿真结果表明,振动与声发射融合对微小齿轮裂纹的识别具有较高准确性,对采煤机故障诊断具有一定的指导意义。     

基于应力-强度干涉理论的采煤机截割部关键零件可靠性分析

随着中厚煤层不断开采完毕,薄煤层开采比重将不断加大,其安全、高效开采日显重要,但由于开采空间有限、条件恶劣,采煤机易出现设计结构不合理、工作状态不稳定、可靠性差等问题。以MG2*100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS建立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模型,基于破煤理论建立了采煤机螺旋滚筒的力学模型,通过MATLAB编制了相关程序解决了刚柔耦合虚拟样机模型载荷添加的问题;通过虚拟仿真获取了关键零件输出轴、壳体、行星架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域信息,以30组不同牵引速度仿真模型的仿真结果建立了各关键零件的最大应力分布函数;以应力-强度干涉可靠性理论为基础,结合各关键零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,在考虑载荷作用次数情况下,建立各关键零件在随机载荷多次作用下的可靠度计算模型。经分析计算得到输出轴、行星架、壳体的可靠度分别为0.978,0.536及0.614,研究发现:行星架与壳体存在应力集中现象,应力最大位置分别位于行星架腹板与花键轴相交处及壳体惰轮轴孔后侧与行星减速器承载部分相交处。在对薄弱零件改进后,行星架、壳体的可靠度分别达到0.969 0和0.997 4,满足使用要求。该方法可有效缩短产品设计周期,提高采煤机关键零件的设计质量及可靠性。     

掘进机截割部混合动力传动系统设计与分析

为提高掘进机在深部煤岩工况下自适应性和掘进能力,分析了现有纵轴式悬臂掘进机在掘进时的工作特点以及截割部存在的问题,提出基于行驶系液压动力与原截割电机转矩耦合的截割部混合动力传动方案。对新截割传动系统进行合理的参数匹配并建立相关部件的力学模型,探索了不同工况下混合动力传动系统的工作模式。对新型掘进机的自适应性以及突变工况下系统缓冲特性进行了模拟分析,结果表明：新型混合动力截割系统能够有效适应负载变化,主截割电机可维持在恒功率高效率点附近工作;液压系统的柔性对突变工况下的冲击载荷有明显的缓冲作用。分析结果对新型采掘装备设计提供参考。     

MG250/591-WD电牵引采煤机恒功率控制

论述MG250/591-WD电牵引采煤机截割电机恒功率控制系统,确保截割电机始终工作在额定功率附近。根据截割电机负载状态来自动调节采煤机的牵引速度,使采煤机的截割电机工作在额定功率范围内,即所谓"恒功率"控制。     

面向维修的采煤机截割部加载试验台的研制

针对矿修车间的采煤机截割部的加载问题,研制开发面向维修的采煤机截割部加载试验台,对维修后的采煤机截割部进行加载试验。试验台采用电力测功机加载,节能效果非常明显,加载调节使用方便、结构简单、可靠性高,功能完善。试验台的研制成功有利于提高生产管理水平,有效地避免井下的人机安全事故,有着巨大的经济价值和社会效益。