不同工况对采煤机行星机构疲劳寿命的影响研究

分析采煤机牵引速度、滚筒转速、截深及煤岩坚固性系数等四个因素对行星机构疲劳寿命的影响.分析认为,随着牵引速度、截深、煤岩坚固性系数的增大,采煤机行星机构疲劳寿命逐渐减小,而随着滚筒转速的增大,采煤机行星机构疲劳寿命逐渐增大.因此,在工程实际开采中,可通过采煤机协同调速系统来改变滚筒转速、牵引速度,进而来调节改善其疲劳寿命.     

采煤机截割参数对截齿受力情况的影响研究

针对某煤炭企业服役中的采煤机存在振动的问题,采用仿真计算的方法,完成了采煤机截割滚筒半径尺寸、工作过程截割滚筒牵引速度和截割滚筒转速变化对截割力的影响规律分析.结果表明,采煤机截割滚筒半径尺寸的变化对滚筒截割齿的作用力影响较小,截割滚筒工作时牵引速度和旋转速度的变化对滚筒截齿作用力影响明显,采煤机工作过程中出现振动问题...     

基于最优化降尘的采煤机恒功率自适应调节控制系统

采煤机的牵引速度、截割头滚筒转速以及截割深度是影响综采工作面产尘浓度大小的重要工作参数,通过现场试验数据综合分析采煤机在牵引速度、截割头滚筒转速以及截割深度不同工况下产尘量的变化,得到使粉尘浓度达到最低的各项参数的最佳匹配值;在截割深度一定的情况下,采用模糊PID控制方法实现采煤机牵引速度和截割头滚筒转速自适应调节,实现采煤机在不同工况下恒功率作业,提高采煤机的工作效率,延长了截割头的使用寿命,同时保证了截割头产尘浓度的最小化,大大提高了综采工作面的安全性。     

滚筒采煤机智能变速截割控制研究

以斜沟矿300 k W电牵引滚筒采煤机为研究对象,通过对采煤机截割煤壁时运动学分析,推导出牵引速度和滚筒转速相关的运动力学方程式,基于此运用Matlab/Simulink工具建立采煤机仿真模型,分析煤层截割阻抗与电牵引滚筒采煤机截割电机定子电流的关系,进而提出煤壁截割阻抗的识别方法和采煤机智能变速截割控制方法。采煤机仿真模型运用该方法后进行截割煤壁作业,从煤壁截割过程可以看出,智能变速截割调速控制方法效果十分明显,采煤机能够有效识别煤层截割阻抗,进行自动、智能化变速截割作业。     

采煤机作业运动参数对截割阻力的影响研究

针对采煤机受到的截割阻力较大,影响煤矿的开采效率及采煤机工作的稳定性的问题,采用试验分析的方式研究滚筒转速及牵引速度对截割阻力的影响,为采煤机进行含煤岩界面的煤层开采提供理论指导,从而选取优化的作业参数,提高开采效率.     

薄煤层采煤机装煤性能影响因素分析

为了提高采煤机滚筒的装煤性能和工作效率,基于PRO/E、EDEM、MATLAB联合构建了新型薄煤层采煤机截割部离散元仿真模型,模拟了采煤机截割、破碎煤岩的复杂过程,并获得了相应的装煤率;基于单因素分析法,研究了牵引速度、滚筒转速及截深对采煤机装煤率的影响规律;利用多因素分析法研究了各因素对采煤机装煤率影响的显著程度,并得到了使其装煤性能最优的设计参数。研究结果表明:基于实际工况,新型薄煤层采煤机装煤性能最优的设计方案为:滚筒截深为700 mm,牵引速度为9 m/min,滚筒转速为58 r/min,为采煤机滚筒装煤性能的研究及优化提供了一种新方法。     

基于神经网络的采煤机截割部可靠性研究

滚筒是采煤机截煤时的主要工作机构,其结构参数及运动参数会直接影响采煤机的工作效率及工作可靠性。基于虚拟样机技术建立了采煤机刚柔耦合模型,通过动力学仿真获得采煤机关键零件等效应力值;仿真不同滚筒转速、牵引速度、滚筒螺旋升角及截线距下截割部摇臂壳体及行星架的等效应力值,获得了滚筒结构、运动参数对采煤机截割部关键零件可靠性的影响趋势;结合神经网络技术,以不同滚筒结构、运动参数下采煤机关键零件的等效应力值作为神经网络训练样本,对螺旋升角优化设计,获得在关键零件应力值最小时的滚筒螺旋升角。该研究为滚筒结构、运动参数的选取提供更为准确的理论依据,具有一定的工程应用价值。     

采煤机传动系统变负载工况下的截割响应特性分析

为了研究采煤机传动系统在变负载工况下的截割响应特性,建立了截割电动机、齿轮传动系统和采煤机截割滚筒截割部传动系统动力学分析模型,并且以电动机输出转速作为驱动,以截割滚筒所受的转矩为负载,研究了采煤机传动系统在遇到比如截割负载突变、稳定工况负载、牵引速度变化工况下截割部的响应特性.研究表明:传动系统负载突变或者是牵引速度...     

薄煤层采煤机运动学参数最佳匹配问题研究

薄煤层采煤机装煤效率的问题一直备受关注,为了使采煤机在截割功率允许范围内,装煤率得到改善并保证能耗最小、切削面积最大、进而达到截割性能最优,对采煤机运动学参数匹配问题进行了研究。采用EDEM软件,建立了采煤机截割部的离散元仿真模型,分析了滚筒转速、牵引速度与实际装煤量、装煤率之间的关系;采用MATLAB软件,建立了滚筒截割比能耗以及切削面积的数学模型,以装煤率、实际装煤量、切削面积、截割比能耗为目标函数,建立了采煤机滚筒运动学参数的多目标优化方程,通过优化得到了牵引速度与滚筒转速的最佳匹配值。研究表明:当滚筒转速为53.4 r/min、牵引速度为8.9 m/min时,滚筒性能达到最优。此时滚筒装煤率为59.025 7%,实际装煤量200.541 1 t/h,切削面积56.667 cm~2,截割比能耗0.874 k W·h/m~3。     

采煤机变速切割控制技术的研究

通过对采煤机现有降低作用在截割滚筒上的负载冲击方法缺点的研究,结合长期工作经验及变速控制理论,提出"应先降低采煤机的牵引速度,将截割阻力对滚筒的冲击载荷降低,然后提升截割滚筒的转速的采煤机变速切割控制技术",建立了控制变速调节的直接转矩控制的数学模型,并对其进行仿真分析。分析结果表明:采用基于转矩控制的采煤机变速切割控制技术,能够在确保作用于采煤机截割滚筒上的冲击载荷不影响采煤机工作可靠性和稳定性的情况下,提升采煤机的工作效率。     

煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究

为研究采煤机滚筒与围岩的相互作用机制,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件建立滚筒截割过程的三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对滚筒工作性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,分析工作倾角、走向倾角对采煤机装煤率、截割阻力及截割比能耗等因素的影响。结果表明:当工作倾角在-20°～0°范围内,走向倾角在0°～10°范围内时,其对采煤机工作性能影响较小,能够满足采煤机的装煤效率,及截割稳定性。当工作倾角绝对值较大,走向倾角为负值或绝对值较大时,其对采煤机工作性能影响显著,可考虑改变采煤机工作参数,如:降低滚筒转速、提高采煤机牵引速度,适当调整截深有效提高采煤机工作性能。为实现采煤机高效截割提供了改进参考。     

基于载荷重构理论下采煤机截割部行星架疲劳寿命分析

为研究采煤机截割部行星架在实际工况下的疲劳寿命情况,通过截割实验得到单个截齿三向力载荷,构建截齿三向力载荷重构函数,采用SOR法对重构函数进行求解,依据滚筒结构参数推演出截割部行星架的负载扭矩。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机行星架进行动力学分析,并将得到的负载扭矩以时间序列的形式施加在行星架上,并将结果文件导入ncode中进行截割部行星架寿命预测,仿真结果表明:输出轴与侧壁板连接处寿命较小,说明此处几何尺寸变化较大,且存在应力集中现象,应作适当的打磨处理。     

复杂煤层采煤机螺旋滚筒多参数优化研究

为了有效提高复杂煤层条件下采煤机螺旋滚筒的截割性能,利用离散元仿真软件EDEM建立含夹矸煤岩与螺旋滚筒耦合模型,模拟采煤机截割含夹矸煤岩过程,得到多种工况下采煤机螺旋滚筒的截割性能指标。基于单因素分析法,分析采煤机牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角、截深等对截割性能指标的影响。分别编写GA-BP网络与遗传算法程序,对截割性能指标进行优化,对比两种优化算法,得到螺旋滚筒最优参数。相比于优化前的结果,使用GA-BP网络优化后采煤机生产率提高了33.3%,截割面积增大了115.6%,虽然最大截割阻力增加了7 353.4 N,但截割比能耗降低了24.3%,截割性能整体得到提高。研究结果为探究复杂煤层条件下采煤机螺旋滚筒截割性能提供支撑,对提高煤矿企业的生产效益有重要意义。     

基于MATLAB的采煤机截割参数优化设计

采煤机截割厚度是煤岩截割的重要参数,也是影响煤矿经济效益的关键参数。通过建立以截割比能耗、生产效率和块煤率为基础的模型,对采煤机的牵引速度和滚筒的截割转速进行分析,通过MATLAB进行仿真优化,优化后的截割比能耗、生产效率和块煤率均有明显改善。     

采煤机滚筒结构的优化设计

为了解决传统采煤机滚筒截割效率低的问题,提出采用阶梯形滚筒代替传统滚筒进行截割.通过对阶梯形滚筒及传统滚筒截割扭矩及牵引阻力进行对比,发现阶梯形滚筒截割效率更佳,截割更平稳;同时对不同围压及不同前筒毂直径下采煤机滚筒截割扭矩及牵引阻力进行对比分析,发现随着围岩的增大,采煤机滚筒受到的截割扭矩及牵引阻力均呈现增大的趋势,且最佳前筒毂直径为320 mm,此时采煤机工作状态最佳.该研究结论可为采煤机滚筒设计优化提供一定的参考.     

采煤机滚筒辅助设计软件的开发与应用

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,基于Matlab与Excel联合开发了采煤机滚筒辅助设计软件,可快速生成截齿排列图、载荷曲线、切削图及txt载荷文本,为采煤机滚筒三维实体参数化建模和动态可靠性研究提供依据;综合考虑采煤机牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角及截齿排列方式对滚筒落煤及装煤性能的影响,找到使其整体工作性能最优的设计参数;基于实际工况,找到了新型大采高(6.5 m)采煤机螺旋滚筒的最佳设计方案,在截割电机额定功率下,使最大切削面积达12 094 mm~2,截割比能耗最低至0.385 9 kW·h/m~3,为采煤机滚筒的设计及优化提供了一种快速、便捷的方法。     

运动参数对螺旋滚筒截割过程的动力传递问题影响分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了复杂煤层条件下螺旋滚筒与煤岩的耦合模型,基于不同工况进行截割过程的动态模拟,提取了滚筒与截齿的工作载荷,并分析了载荷的变化规律。通过对螺旋滚筒截割煤岩的动力学分析得到了由煤到岩变化时螺旋滚筒的应力云图及载荷变化曲线,获取了滚筒与截齿的应力应变等参数的时间历程曲线。研究表明:螺旋滚筒截割煤岩混合界面时,煤岩出现大量崩落,工作载荷波动变大;截齿的最大应力主要集中在合金头齿尖局部接触区域及齿柄头部的轴肩处,齿座最大应力主要集中在其根部;改变牵引速度比改变滚筒转速对滚筒载荷与应力影响更明显。研究成果为薄煤层采煤机螺旋滚筒的结构设计及其截割性能的提高提供了重要参考。     

基于改进PSO-BP的采煤机截割部行星架疲劳寿命分析及预测

为对采煤机截割部行星架进行疲劳寿命分析及预测,建立采煤机的刚柔耦合模型,研究了行星架的动力学特性,得到了其最大应力值并以此作为输入,利用nSoft得到了行星架的疲劳寿命,利用BP、PSO-BP和改进的PSO-BP对不同工况下的行星架寿命进行预测.研究表明:夹矸坚固性系数为8.4,截深600 mm,转速90 r/min,牵引速度2.5 m/min的工况下,行星架的最大应力为554.781 2 MPa,应力集中区域为花键退刀槽处,疲劳寿命为5.507 2×106;BP、PSO-BP和改进的PSO-BP三种神经网络模型中,预测疲劳寿命最大相对误差分别为4.35％、2.52％和0.90％,迭代次数分别为23、8和6次,改进PSO-BP模型既提高了预测精度,也提高了迭代速度.融合Matlab、Ansys、Adams、nSoft和改进的PSO-BPNN,为工矿装备关键零件的疲劳寿命预测提供了方法.     

滚筒截割负载扰动对采煤机调高的影响

针对采煤机调高过程中滚筒截割负载扰动对调高机构动态响应特性的影响进行了研究。根据非对称阀控缸模型,建立了调高机构控制传递函数模型。根据采煤机工况分析了滚筒截割负载等效到调高机构的负载模型。使用常规PID和模糊PID控制器对不同滚筒截割载荷和牵引速度情况下的调高机构进行了控制仿真。研究结果表明：使用模糊PID控制器对调高机构进行控制,具有更好的跟踪性能,控制效果受截割阻抗和牵引速度的变化影响更小。     

基于双向耦合的采煤机截割部振动特性研究

为研究采煤机截割含夹矸煤岩过程中的振动特性,采用EALINK软件实现EDEM-ADAMS双向耦合,以考虑煤岩变形对截割过程的影响;将摇臂壳体进行柔性化处理,基于耦合结果在ADAMS/Vibration模块中进行采煤机截割部受迫振动分析.结果 表明:采煤机螺旋滚筒在竖直方向的振动加速度大于采煤机牵引及滚筒截深方向的振动加...