采煤机截割滚筒工况载荷仿真系统研究与应用

在采煤机零部件的强度计算中,实际工况下截割载荷的确定尤为关键。准确的载荷是零部件有限元分析的前提和基础。国内常规的方法是通过对煤矿岩石样本的实验测试,获得相关对应的煤岩硬度情况,在此基础上计算截割阻力系数,得到单个截齿的截割力和扭矩。然而对企业而言,在实际产品的强度分析中广泛深入的对截煤理论的研究并不现实可行。     

提高滚筒采煤机截割能力的途径和方法

根据影响滚筒截割能力的因素,提出了在一定功率条件下,采用低转速和少截齿是增强滚筒截割能力的有效途径,并从保证装煤和降低比能耗的观点出发,分析了滚筒转速和截齿总数的合理取植范围。     

采煤机螺旋式滚筒截割载荷仿真分析

为了准确地获得采煤机螺旋式滚筒载荷分布情况,提出了一种实时离散化的计算方法。以滚筒上单个截齿受力情况为基础,通过矢量叠加得到在不同方向上的总体瞬时载荷分布,算法同时考虑了不同工况(牵引速度、煤质硬度、进刀方式等)对载荷的影响,仿真结果准确有效。     

低速截割是提高滚筒采煤机截割能力的有效途径

建立了采煤机工作时滚筒具有的截割能量方程,分析了相关参数对滚筒截割力的影响,指出了降低滚筒转速是提高滚筒截割能力的有效途径,以及不同采高的采煤机滚筒转速的合理选择范围。     

采煤机截割滚筒截齿排列问题的分析

提出采煤机截割滚筒截齿排列依据、原则及布置的合理性,在实际应用中截割比能耗小、产块煤率高、负荷波动均匀,工作性能稳定,以保证采煤机安全高效运行。     

采煤机截割滚筒选择的分析

以MG300/710-WD采煤机的结构参数为基础,针对某煤矿在综采设备选型配套过程中遇到的实际问题,讨论了配置不同直径的截割滚筒时,采煤机可以达到的最小采高,纠正了综采设备选型配套中的一些错误认识,对采煤机截割滚筒的选择和综采方案的制作具有一定的指导意义。     

滚筒截齿配置对采煤机载荷的影响研究

从理论上分析了影响滚筒载荷频率波动的原因 ,利用模拟试验台对螺旋滚筒进行了截割试验 ,并对理论和实测的载荷谱进行了对比分析 ,为研究滚筒载荷的动态特性提供了依据     

采煤机滚筒截煤载荷的模拟

介绍采煤机截煤时滚筒受力的计算方法及为完成该计算而编制的软件系统──采煤机滚筒截煤载荷的计算系统。经滚筒截割人造煤壁的试验，证明该系统可以较准确地完成采煤机截煤时滚筒载荷的计算     

基于MATLAB的采煤机截割滚筒优化设计

为使滚筒各截齿受力均衡,延长使用寿命,基于MATLAB对滚筒参数进行了优化,构建滚筒受力的数学模型,以载荷波动系数和截割比能耗作为优化目标,对滚筒的结构参数进行优化设计。通过截割煤壁模拟,并对优化前后的模拟结果进行对比分析,为滚筒的结构设计提供可行的方法和现实依据。     

量纲分析法在采煤机滚筒模拟截割系统中的应用

针对滚筒整机试验成本高、试验周期长、占地面积大等问题,对影响滚筒性能的重要指标进行了分析。在此基础上,采用量纲分析法,得到了滚筒截割系统相关参数的相似系数,以此指导建立模拟截割系统,为研究滚筒的截割机理、截割性能、装煤效率以及载荷波动等提供依据。     

基于免疫遗传算法的采煤机螺旋滚筒装煤性能参数优化设计

介绍了免疫遗传算法的原理、模型和算法实现过程 ,并采用该算法对采煤机螺旋滚筒装煤性能参数优化模型进行了优化设计计算 ,优化计算结果表明 :基于免疫遗传算法的优化设计切实可行 ,为复杂的煤矿机械优化设计提供了新的思路和方法     

采煤机滚筒运动参数的分析研究

根据采煤机截割理论,建立了滚筒截割比能耗与滚筒运动参数(滚筒转速、牵引速度)间关系的数学模型;同时,以畸变1式截齿排列的切屑图为基础,建立了块煤率与滚筒运动参数关系的数学模型.并以截割比能耗和块煤率的模型为基础,研究了滚筒运动参数的变化对截割比能耗和块煤率的影响,分析了不同形式的截齿排列与滚筒截割比能的关系.研究结果表明,采用畸变1式或畸变2式的截齿排列形式的滚筒,其截割比能耗最小;同时,截割比能耗和块煤率与滚筒转速成反比,与牵引速度成正比.     

采煤机截割滚筒自适应作业技术研究

截割滚筒是采煤机的重要工作部件,其运行性能会对采煤机整体性能产生决定性影响。以MG132/320-W型采煤机截割滚筒为研究对象,在对滚筒基本运动形式进行分析的基础上,研究了滚筒的自适应速度调节技术。在测试滚筒实际力矩的基础上,可以预测煤岩硬度并确定滚筒的目标转速,利用PID控制器对截割滚筒速度进行自适应调节;在采集采煤机截割滚筒历史数据信息的基础上,通过LSTM-ResNet网络可对截割滚筒的运动轨迹进行预测,并根据预测结果对滚筒的运行轨迹进行调节控制。对截割滚筒自适应作业技术开展实验验证工作,结果发现滚筒的轨迹预测以及轨迹跟踪结果与实际情况虽然有一定误差,但误差相对较小,完全在可接受的范围以内,说明本文提出的自适应作业技术是可行的,能显著提升采煤机的智能化水平。     

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     

采煤机螺旋滚筒失效原因分析及改进

采煤机螺旋滚筒是采煤机用于完成落煤和装煤的关键部件,滚筒失效是影响工作面正常生产的主要因素。为了延长滚筒的使用寿命,通过对失效滚筒损坏部位的分析,总结了滚筒失效的主要形式。以采煤机破煤理论为基础,分析了滚筒失效的主要原因,针对各失效形式,提出了相应的改进措施。研究表明,滚筒齿座的失效和尾部叶片的失效是滚筒失效的主要形式。通过对滚筒叶片参数的改进、端盘补块的布置及叶片末端齿座的保护,可有效延缓滚筒失效,延长其使用寿命。该结果为采煤机螺旋滚筒的设计及优化提供了参考。     

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.     

截齿排列方式对薄煤层采煤机载荷的影响

根据采煤机破煤理论的单齿受力模型,应用Matlab软件编制计算机程序来模拟薄煤层采煤机滚筒的瞬时负载,得到滚筒随时间变化的载荷谱。并利用此程序对薄煤层典型的4种工况,分别使用4种不同截齿排列方式的滚筒进行了模拟截割,通过分析比较4种排列方式在不同工况下的载荷谱,得出了各截齿排列方式适用的工况范围,为薄煤层采煤机滚筒的设计与选用提供了更为可靠的理论依据。研究结果表明：在一般工况下,为了提高块煤率,推荐采用混合1式和棋盘式的截齿排列方式;在工况恶劣、冲击较大时,推荐采用小截距排列的混合2式截齿排列方式,避免采用棋盘式的排列方式;在含有断层较多,不可避免的要大量截割顶底板岩石时,推荐采用顺序式截齿排列方式。     

瑞利随机分布下滚筒截割载荷重构算法与数值模拟

为了获得滚筒截割载荷特性曲线,对截齿与滚筒的受力进行了分析研究,得到了截齿轴向阻力与滚筒截割载荷的数值关系,运用自制的多截齿旋转截割煤岩实验设备,进行了截齿截割煤岩实验,得到了截齿三向力曲线,建立了滚筒截割载荷随机载荷曲线重构模型,给出了载荷重构算法,利用测试数据对滚筒截割载荷进行了数值模拟,得到了滚筒截割载荷重构载荷谱。研究结果表明:实验条件下煤岩崩落周期约为0.04 s,滚筒截割载荷数值上大于滚筒上各截齿同一时刻各截割阻力之和;滚筒截割载荷与参与截割的截齿截割阻力峰值、随机分布状态、截齿位置角、煤岩崩落周期及各截齿作用位置有关;所提算法与修正离散正则化算法比较,计算速度提高了约70倍,少样本数据下,该算法精度优于修正离散正则化算法,但重构数据只在重构点处具有真实性;使用改进的FFT算法进行重构曲线数值拟合,与FFT算法相比,计算量减小为原来的1/16,计算速度提高了约27倍,拟合优度相同,均为0.94,拟合曲线在总体趋势上比较平滑,呈现月牙形,与截割厚度变化规律一致,波形特征比较容易辨识,特征值便于判断和提取。研究结果为截齿三向力与滚筒截割载荷的关联提供依据,同时为滚筒截割载荷重构及数值拟合提供高效便捷的算法。     

采煤机截割部的润滑系统

对采煤机截割部减速箱的润滑方法进行了综合 ,指出了各种方式的优缺点。在此基础上 ,提出了一种新的润滑系统 ,供设计采煤机时参考