基于ABAQUS刮板链轮有限元分析及优化

以石窑店矿业有限公司所用刮板输送机链轮为研究对象,分析了可能对链轮疲劳破坏产生影响的因素。采用SolidWorks进行刮板链轮链环模型的创建,使用ABAQUS软件进行链轮的有限元仿真,得到了链轮链环应力集中区域。为了研究不同因素影响刮板链轮疲劳破坏的重要程度,进行了“4因素、3水平”正交试验,对试验结果进行了极差与方差分析。结果表明:齿根圆弧半径是影响链轮疲劳破坏的关键因素,而齿形圆弧半径、短齿厚度和链窝弧半径对链轮疲劳破坏的影响较小。

翘尾式刮板机链条自动液压张紧系统技术研究

本文介绍了链条张紧型式的选择方法,以某项目为例,通过计算链条的张紧力来选择合适的张紧油缸,计算了不同角度对应的压力值。同时采用牛顿迭代法确定悬链系数,并求解悬链曲线,计算了不同角度对应的链长。分析了在工程使用中链条张紧系统设备运行不畅的原因,采用角度与压力匹配法调整链条张紧系统的链条张力,解决了现场实际问题。提出采用角度与行程匹配法调整链条张紧的新型刮板取料机链条张紧系统方案,不同角度对应的张紧行程和张紧力的准确性会直接影响设备的工作状态和运行稳定性。

输送机刮板的受力分析与优化设计

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加大到一定数值时,刮板中间弯矩变为负值,当刮板链距处的弯矩与刮板中间位置的弯矩绝对值相等时,刮板的最大弯矩最小,并以此计算出刮板最优链距l=0.586L,并绘制不同链距刮板最大弯矩变化图。刮板采用最优链距会大幅减小刮板的最大弯曲应力,增加刮板安全系数,延长刮板使用寿命。同时,应用Pro/Engineer三维设计软件建立刮板三维实体模型,寻找出刮板链距处为危险截面,并对刮板外形进行优化设计,最后根据煤炭行业标准提供的力-挠度试验数据应用SolidThinking Inspire软件对刮板优化前后分别进行仿真分析,根据分析结果可知,优化设计后刮板挠度满足行业标准要求。优化刮板外形不仅去掉了危险截面处的应力集中,而且还减小刮板质量,降低材料成本及运行阻力,该计算过程及结果分析对输送机刮板的改进及优化设计具有重要指导作用。

整体模锻201 mm节距销轨的理论设计

销轨属于煤矿井下工作面刮板输送机关键部件,是采煤机运行轨道,随着开采煤层厚度增大,采煤机功率、机型、重量不断增大,采煤机需要更大牵引力满足使用,更大采高采煤机牵引力要求4 000 k N以上,就需要更高强度销轨。为解决这一难题,加大销轨节距,销轨节距增加到201 mm,成型工艺采用整体模锻,并进行销轨齿形方面的优化满足强度要求,在建立销轨的三维模型基础上进行有限元分析,更加精准地反应出销轨在承受力的情况下的应力及应变,进而更加真实地指导实际生产。

嵌入式综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统

常规的综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统的调节指令多为单一目标式,控制响应速度较慢,导致自动张紧延时增加。为此提出嵌入式综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统的设计。根据自动张紧需求设定电控设备搭接,关联链条嵌入式自动张紧控制装置,完成系统硬件的设计;采用多目标的方式提高控制响应速度,设计多目标自动张紧调节指令,接入嵌入式交互自动张紧控制功能模块,实现系统软件的设计。系统测试结果表明:在不同的油缸行程背景下,5台刮板输送机的自动张紧延时均被控制在0.4 s以下。说明所设计的嵌入式综采工作面刮板输送机链条自动张紧系统效率更高、自动张紧可控性强,具有实际的应用价值。

协调调速系统在工作面刮板输送机中的应用

针对晋北煤矿405工作面回采时发现采煤机与刮板输送机存在速度调节滞后、能耗高以及设备联锁控制效果差等问题,通过技术研究决定对刮板输送机与采煤机之间安装一套以变频器为控制器的协调调速系统。实际应用效果表明,该系统投入使用后大大提高了设备开机率,增加单班原煤量达650t,取得了显著应用成效。

煤矿刮板输送机链轮精密成形工艺初步设计与数值模拟

本文探究了刮板输送机链轮精密成形工艺的设计内容和数值模拟方法。结合链轮锻件的结构特点和成形要求,重点介绍了凸模、套筒、凹模、芯棒和固定板等结构的设计。使用DEFROM-3D有限元分析软件进行链轮精密成形数值模拟,根据坯料的不同设计了3套方案并建立了对应的有限元模型。结果表明,锻件的应力场分布不均匀,总体上呈现出从轮齿到芯部先减小后增加的趋势;1#管状坯料成形载荷最小,但是坯料高径比大,容易产生纵向弯曲;2#管状坯料成形载荷较小,但是应力集中,影响锻件的力学性能;3#实心坯料成型载荷最大,应力分布相对均匀,应变较为稳定。由此可得,在链轮精密成形工艺中优先选择柱状实心坯料。

基于EDEM的物料转载对中接料技术探讨

针对散料输送系统中物料转载流动的特点,提出了多种物料转载对中接料技术。建立了物料转载对中接料仿真模型,通过EDEM软件仿真,验证了所述物料转载对中接料技术的可行性;通过将多种物料转载对中接料技术结合,并基于物料速度和物料轨迹等参数设计出一种可靠性较强的转载对中溜槽结构,该结构可减小物料对中部转载装置及输送带的冲击,解决了物料偏离下级输送机中心和输送带跑偏问题,有效地延长了设备寿命,具有实际的工程应用价值。

刮板输送机中部槽金属对磨试验分析

本文设计对磨试验,探究不同工况对刮板输送机中部槽金属耐磨情况的影响。对磨实验采用控制变量法,使用16Mn、NM400和HD400三种钢材料制作了试样,将试样置于万能摩擦磨损试验机中,分别探究了磨损行程、加载压力、滑动速度等变量对于中部槽试样磨损量的影响。结果表明,磨损行程与磨损量呈正相关;在低压低速工况下HD400的耐磨性较好,在高压高速时HD400的耐磨性较好,任意工况下16Mn的耐磨性最差。由此可得,应根据刮板输送机的运行工况选择合适材质的中部槽金属,并且在满足采煤运煤需要的前提下,科学设置刮板输送机的加载压力、滑动速度等参数,对延长中部槽金属使用寿命有积极作用。

刮板机减速器漏油故障的应对分析

通过分析减速器密封结构组成,依据其结构特征,提出了减速器漏油故障的预防处理措施,并对减速器通气罩、伸出轴密封处进行了优化。通过实践验证发现,减速器设备使用寿命大幅提高,避免了因漏油量过大造成减速器啮合齿轮的磨损破坏,甚至出现短轴停机故障,保障减速器设备的平稳运行。

煤矿超重型刮板输送机行星传动装置稳健可靠性研究

基于非线性动力学理论,介绍一种超重型刮板输送机行星传动稳健可靠性优化设计。具体设计中根据超重型刮板输送机行星传动基本结构构建热弹耦合模型,并从温度场分析和热弹耦合分析两个角度实施行星传动有限元仿真分析,根据分析结果提出行星传动稳健可靠性优化设计。为检验优化设计的应用可行性,将优化设计应用于工程实践,确认优化设计可满足具体工程应用需求。

刮板输送机机壳体贯穿轴处的密封结构改进技术探究

刮板输送机是一种封闭式输送机械,借助牵引链条的运动来连续输送物料的运输设备。其内的链条与刮板在驱动链轮的牵引下带动内部物料向前输送,多用于散料输送。随着刮板输送机在各类工厂中的普及应用,为了适应愈趋复杂的工况,促使刮板输送机结构不断优化升级。对于给煤系统的刮板输送机,其内有持续送风形成的正压防止下游高温炉气反窜,设备壳体内外正负压差更易使得发生粉尘泄漏情况,因此对刮板输送机的壳体密封需求更为严格。本文重点探讨了刮板输送机壳体贯穿轴处的密封结构改进。

智能综采工作面刮板输送机直线度监测方法研究

综采工作面刮板输送机的直线度误差受刮板输送机的轨迹检测误差和液压支架的推移误差的影响,给刮板输送机的状态监测带来了新的挑战。综采工作面刮板输送机直线度实时监测与控制及其获取精确、可靠的位置状态信息对煤矿智能化开采至关重要。为实现综采工作面刮板输送机自动化、智能化、无人化调直并有效地监测刮板输送机的状态,提出了一种基于卡尔曼滤波的刮板输送机位置状态估计方法,结合综采工作面采煤工艺,利用刮板输送机检测轨迹建立刮板输送机调直方法模型,针对传统方法无法实时反映刮板输送机运动状态的难题,以数字孪生技术作为物理世界与数字世界的桥梁,实时精准地反映刮板输送机的位置状态信息,研究综采工作面“三机”的工作特点,利用卡尔曼滤波算法实现对综采工作面刮板输送机直线度的有效监测,并通过改变检测误差与推移误差的正态分布来检验该方法的准确性。试验结果表明,所提出的监测方法能够有效地减小检测误差和推移误差对综采工作面刮板输送机直线度的影响,且在检测误差与推移误差较大时依旧能发挥出色的效果,监测精准率均能提高30%以上,能使综采工作面刮板输送机的直线度误差稳定在一定的范围内,提高刮板输送机直线度的监测精度。

刮板输送机链轮链条啮合特性分析

链传动系统是刮板输送机的关键部件,链轮链环是链传动系统的关键部件,驱动链轮与链环的啮合力学行为与驱动链轮的磨损相互影响。为了研究链轮与链环啮合过程中链轮与链轮接触力的规律,首先从链环与链轮啮合过程进行理论分析,并对链轮链环啮合过程接触力的变化进行了分析,然后建立基于MSC.Adams的刮板输送机链轮链环虚拟样机模型,分析正常启动至长期输送功率工况下链轮与链环接触的动力学特性,分析得出环链与链轮啮合过程中接触合力、接触切向力和接触法向力的变化规律及接触力的最大值和对应的位置,最后基于LS-DYNA软件对链轮链环啮合过程进行了接触应力进分析,得出链轮链环啮合过程中接触应力最大值和对应的位置,为链轮链环啮合接触研究提供了参考。

低温及应变率对矿用圆环链冲击性能的影响

为了了解回采工作面刮板输送机圆环链在卡链状态下力学性能,文中利用ANSYS/LS-DYNA软件,对含有V型缺口圆环链进行数值模拟冲击实验分析,特别是就低温和应变率等因素对圆环链冲击性能的影响进行了比较详细的研究和讨论。研究结果表明温度降低会导致矿用受冲击圆环链破断时吸收能量减小和缩短初始破断时间,另外,应变率(加载速率)也会使破断应力增大和缩短初始破断时间。

采煤机中部槽极限工况下强度非线性分析

为了改善中部槽容易破损、成本高等问题,对某型号中部槽-哑铃销进行非线性有限元法建模,并采用接触的方法分析采煤机在不同极限工况下的非线性运动.通过对比非线性接触变化和力学特性,研究哑铃销与中部槽各自发生高度塑性变形时产生的相互作用.数值仿真结果表明,哑铃销与槽体弧形侧接触部位受到的应力过大,中部槽弧形侧塑性形变量严重.以此建立优化目标,对哑铃销与中部槽的结构尺寸进行数值优化匹配.结果表明:哑铃销轴中段部位半径减小2.0 mm且槽帮弧形处厚度增加30 mm能够有效改善塑性失效行为;哑铃销发生断裂能够对中部槽起到同步保护的作用.

重型刮板输送机圆环链与链轮啮合理论分析

从圆环链与链轮啮合过程入手进行理论分析,充分考虑圆环链的弹性变形,分析圆环链在不同负载下所引起的弹性变形以及变形下与链轮的啮合特点,并对链轮与链条啮合过程的动力传递进行了分析。

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。

基于VPT高速电梯性能分析及动力学参数优化

高速电梯在水平和垂直方向的振动是影响舒适感的主要因素。为了提高舒适型并缓解振动和冲击对电梯内部仪器的影响,对电梯振动的动力学参数进行了优化。通过虚拟样机技术（virtual prototype technology,简称VPT）在虚拟样机中完成对高速电梯运行过程中速度和加速度的仿真分析;运用灵敏度分析法,分别通过固有频率分析和信号频域分析对影响电梯系统垂直和水平方向的振动动力学参数进行了优化。仿真结果显示,优化后的电梯系统垂直方向的振动加速度由原来的1.12m/s2降为1.04m/s2,轿厢水平方向的振动加速度小于0.1m/s2,使垂直和水平方向的振动加速度最大幅减小,提高了电梯的乘坐舒适感,为高速电梯系统的优化设计与研发提供一条有效途径。

融合注意力机制和先验知识的刮板输送机异常煤块检测

刮板输送机作为综采工作面的主要运输设备,运行状态直接影响生产效率。在其工作过程中,由于采煤过程产生的较大煤块,易造成板刮输送机运输过程的拥堵。然而,煤矿工作环境的恶劣、煤的颜色属性等造成大块煤的检测异常困难,为此本文提出一种融合注意力机制和先验知识的煤矿刮板输送机异常煤块检测模型。为兼顾异常煤检测的准确性与实时性,采用YOLO v4端到端检测模型同时检测出异常煤块的类别信息;考虑到刮板输送机中包含与异常煤块无关的信息,以神经科学和空间抑制思想为基础,构建一种以能量函数为载体的注意力机制检测刮板输送机中不同区域异常煤块,提高异常煤块的检测精度;针对基于深度神经网络的异常煤块检测过多依赖数据且泛化能力较低,受人们经验学习影响的问题,提出具备特征提取的先验知识来降低模型对数据的依赖和提高模型的检测效率;构建了煤矿实际生产场景中异常煤块检测数据集。结果表明:与其他模型相比,所提出模型在测试集上的检测精度可达90.28%,相比YOLO v3和YOLO v4分别提高了5.82%和5.17%,明显优于其他模型;检测速度每秒可达28帧,满足实时检测的需求,同时验证了本文所提出注意力机制和先验知识模型的有效性。