采煤机截割部刚柔耦合动力学分析与摇臂优化研究

以MG1000/2500-WD型采煤机为研究对象,根据采煤机截割部基本结构特征,构建采煤机截割部刚柔耦合动力学模型,从转速、加速度、啮合力、应力4个角度开展采煤机截割部仿真分析。根据仿真分析结果,获取采煤机截割部摇臂截割过程中应力云图以及关键点应力曲线,确认采煤机截割部摇臂的受力特点,再以此为基础实施摇臂优化设计,具体设计过程包括摇臂瞬态分析以及摇臂优化设计2部分。为验证所提出采煤机截割部摇臂优化设计的有效性,将优化设计应用于工程实践,最终确认优化设计具有一定的应用价值。     

基于ANSYS的采煤机摇臂的有限元分析

由于采煤机工作条件恶劣,所以要求采煤机截割部摇臂壳体有足够的强度和刚度。利用三维软件Pro/E建立了采煤机截割部摇臂壳体的实体模型,导入有限元分析软件ANSYS后对其结构进行应力分析,获得了采煤机截割部摇臂的应力和变形状态,为采煤机截割部的进一步改进提供了依据。     

基于CAE热流耦合技术电牵引采煤机截割部冷却系统热平衡分析

对采煤机截割系统进行温度场分析,通过计算机模拟采煤机截割部温度场,并与采煤机截割部加载试验相结合,将摇臂加载试验结果作为热平衡分析的检验标准,最终实现在设计初期以计算机模拟为主,少量加载试验为检验标准的设计模式,并为优化摇臂冷却系统提供理论基础。     

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析

利用HyperMesh、ANSYS APDL、ADAMS之间的交互接口,建立了采煤机截割部的刚柔耦合动力学模型。将LS-DYNA仿真得到的滚筒载荷作为系统负载进行动力学仿真,得到了采煤机截割部传动系统工作过程中的动力学响应以及柔性摇臂的应力规律,通过对比纯刚体动力学仿真与刚柔耦合动力学仿真结果,分析了柔性摇臂对采煤机截割部动力学响应的影响。对采煤机截割部的优化设计具有重要的指导意义。     

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。     

电牵引采煤机截割部摇臂瞬态动力响应分析

对摇臂壳体进行瞬态动力响应分析,可以得出摇臂壳体的相关动力学特性,建立基于NX.NASTRAN的采煤机截割部摇臂瞬态动力学模型。在对摇臂壳体进行模态分析的基础上,提取采煤机截割电机的截割电流,计算出一段时间内摇臂滚筒所受的截割阻力、侧向力和牵引阻力,并将这些力当作动载荷施加在滚筒的轴线上,通过瞬态动力响应分析,得出了摇臂在动载荷作用下摇臂壳体各关键部位的应力应变信息,以确认摇臂壳体在动载荷作用下的强度是否满足设计要求。     

截割电机纵向布置采煤机牵截部结构分析

为减少部件段数、紧缩机身长度、增加整机强度，将纵向布置采煤机的牵引部和截割部合为一个部件－牵截部。现就国内已批量生产的MG200－W型、MG300-AWI型和MG2×400－W型三种采煤机牵截部作一分析比较。1MG200－W型采煤机牵截部（图1）截割系统减速部分置于机壳内的煤壁侧，截割动力经上轴离合器由一级圆弧伞齿轮和一级直齿传动至摇臂内，再传递给滚筒。大小伞齿轮组均是从箱体端部及煤壁侧孔内装入。摇臂通过轴承支承于箱体内。为紧缩牵截部长度和增大摇臂支点跨距，摇臂轴径开一缺口。置于机壳老塘侧的牵引减速系统由小力矩高速油马…     

机电信息

ＭＧ１５０型采煤机截割部漏油的解决措施我矿自１９９４年使用ＭＧ -１５０型采煤机以来 ,一直取得良好的经济效益。但在长期使用的过程中 ,也暴露出一些问题 ,截割部的漏油则最为明显 ,月检修次数和成本因此增加。原因主要有两个方面 :一是设计上的缺陷 ;二是设备正常维护和检修手段的限制。采煤机的摇臂直接安装在截割部中 ,由截割部的关节轴承支承 ,并通过一个与齿轮腔室相通的孔、用齿轮油润滑。由于关节轴承支承的摇臂在运行中只能上下旋转３０°左右 ,润滑关节轴承时只能润滑到其浸没在油中的部分 ,造成摇臂轴孔磨损、变成椭圆形、密…     

基于应变模态的采煤机摇臂振动特性及实验研究

为解决采煤机截割煤岩过程中摇臂在重载、强冲击下容易损坏的问题，以MG500/1130-WD型采煤机为研究对象，提出一种基于应变模态的采煤机摇臂振动特性辨识方法。利用Block Lanczos方法对摇臂壳体进行模态分析，获得采煤机摇臂前10阶固有频率，分析摇臂壳体与传动系统的2阶模态共振特性。根据实际截割工况，通过EDEM模拟获得截割滚筒三向截割载荷及三向截割阻力矩，使用ADAMS、EDEM、ANSYS对摇臂进行刚柔耦合动力学联合仿真，得到摇臂2阶应变模态固有频率为63.98 Hz,搭建摇臂应变数据采集系统，面向摇臂关键截面的应变响应进行截割实验，并对采集数据进行时域与频域分析。研究表明：应变模态分析与联合仿真所得摇臂2阶固有频率误差为0.52%,摇臂前2阶固有频率的模态分析与实验误差小于5%。应变模态分析方法可有效识别采煤机摇臂低阶固有频率和低频激励，为采煤机摇臂的振动研究提供新思路。     

超大采高采煤机高强度截割系统的研究

基于超大采高采煤机截割传动系统可靠性进行研究，借鉴大采高采煤机截割系统，研发适合超大采高高强度采煤机摇臂截割系统。对摇臂传动系统各级齿轮、轴承强度及寿命校核，通过优化参数，提升截割系统传动寿命|利用三维模拟建模及计算机辅助设计校核截割系统强度，在保证强度的前提下最大限度实现轻量化设计，降低截割系统自重，实现超大采高采煤机在8m以上煤层一次性采全高，采煤机摇臂安全、高效、可靠运行。     

基于采煤机摇臂惰轮轴受力分析的综合煤岩识别方法

提高采煤自动化、无人化程度的关键在于提高采煤机对煤炭和岩石的识别能力,在记忆截割的基础上,采用灰色预测理论,提出了1种基于滚筒采煤机摇臂惰轮轴受力分析的综合煤岩识别方法,通过实时检测采煤机在截割不同介质时的惰轮轴受力,并根据惰轮轴受力建立采煤机截割路线智能预测系统,实时修正截割路线,提高了采煤机的追踪适应能力。该方法在中煤张家口煤机厂实验平台上进行截割实验验证,结果表明：采煤机割岩时受力比割煤时平均受力大19.45%,能够很好的对煤岩界面进行识别。     

采煤机摇臂虚拟样机及其动力学分析

介绍了含柔性体虚拟样机运动方程的推导过程，采用专业建模软件UG建立了采煤机截割部的三维几何模型，利用ADAMS软件建立了采煤机摇臂的虚拟样机模型，并对采煤机摇臂进行了动力学分析.仿真结果表明，柔性化摇臂铰接点力的阶跃响应最大超调量为83%，比将摇臂作为刚性体进行受力分析更接近实际工况.     

基于加速度检测的采煤机截割部异常冲击负荷检测装置

针对目前确定采煤机滚筒截割状态主要靠人工观察和手动动作调整的情况,基于MEMS双轴加速度传感器与单片机配合,研制了一种智能型异常冲击负荷检测装置。采用此检测装置能对采煤机摇臂滚筒的振动状态进行自动监测,采煤机主控系统及时采取保护动作,可避免异常截割引起破坏。该检测装置通过模拟振动试验,满足了设计要求。     

采煤机摇臂3-RPS加载装置的研究

目前采煤机摇臂的检测中载荷添加只限于扭转力矩的加载,不能真实地反映摇臂实际受力情况。为了提高检测精度,应在扭转力矩加载的同时施加牵引阻力、截割阻力以及轴向力。设计了一种3-RPS并联机构的加载装置,通过并联机构驱动力、加速度的对比,分析其机构特性和可靠性,为加载装置的控制系统设计及零部件选型制造提供依据,并通过此并联机构加载装置解决采煤机摇臂测试中复合加载的难题。     

采煤机截割部传动系统的虚拟设计

研究了在SolidWorks平台上进行采煤机截割部传动系统虚拟设计的方法。以SolidWorks Motion模块为基础,对截割部传动系统进行三维模型的数字化设计,完成虚拟装配,实现了截割部传动系统的建模、参数设计和仿真分析的自动化,提高了整体设计效率。     

开采薄保护层采煤机的设计

为解决平煤十二矿使用采煤机开采薄保护层来治理瓦斯的问题,在现有薄煤层采煤机结构的基础上,结合矿方提出的设计要求和待开采保护层工作面的情况,探讨研究了机身和摇臂整体布置方式和设计方法,特别提出了使用截割电机布置于煤壁侧的摇臂搭配常规机身的方法来满足矿方的使用要求,为薄煤层采煤机的设计提供了新思路。     

采煤机记忆截割系统的研究与应用

智能采矿中采煤机的记忆截割是自动开采的一个关键要素,采煤机记忆截割系统能够提升采煤机的自动化水平、增强其操控性能、减轻司机劳动强度以及提高生产效率。分析了采煤机记忆截割系统组成及其参数,介绍了采煤机记忆截割系统使用的各项传感器布置,详细阐述了采煤机记忆截割系统的手动模式、学习模式、自动截割模式3种系统运行模式和系统运行状态。通过在国家能源集团宁夏煤业集团枣泉煤矿220704综采工作面实际使用,采煤机记忆截割系统运行良好,实现了自动截割回采500 m,回采原煤55万t,为综采工作面少人、无人化开采奠定了基础。     

综采工作面设备尺寸配套分析

根据综采工作面"三机"配套几何关系,研究了三机的特征尺寸、工作面设备中部配合尺寸;提出采煤机在输送机弯曲段的尺寸配套要求;分析了采煤机位于端头能否截透三角煤的问题,解决摇臂头和输送机槽帮是否干涉的问题。     

采煤机滚筒斜切状态分析

通过分析计算证明,采煤机在斜切进刀时,滚筒端盘上位于前半圆周的截齿斜切时尚留有未截割的煤体,而使后半圆周的截齿也要参与割煤。因而截割阻力增大、刀齿磨损加剧、轴向力增加、端盘受挤压、摇臂强度受威胁。文中提出了改善措施。