六柱式充填液压支架动力学模型建立与仿真

目的为研究六柱式充填液压支架在不同外部激励等扰动作用下的动态特性,方法基于拉格朗日方法和广义空间坐标系原理建立六柱式充填液压支架的运动微分方程及状态空间模型。根据支架结构和相关参数,利用MATLAB对系统运动微分方程求解,分析不同扰动频率和扰动幅值对顶梁垂向振动、侧倾和俯仰振动的影响。结果结果表明,支架在外部激励等扰动频率为20 rad/s时,顶梁垂向振动最大振幅约为0.91 mm,顶梁瞬间的俯仰振动波动较大,其最大振幅约为5.5×10^(−3)rad,侧倾振动相对较小,其最大振幅约为4.3×10^(−3)rad;顶梁侧倾振幅略高于俯仰振动,但振动的程度均能保持在可控范围内。当外部激励频率为20~80 rad/s时,随着扰动频率增大,顶梁垂向振动逐渐降低,但降低的幅度趋于平缓,支架侧倾振动程度变化趋势与垂向振动类似,而俯仰振动变化随频率改变不明显。扰动为20~80 rad/s时,顶梁垂向、侧倾和俯仰振动均随着外部激励增加而愈加剧烈,外部激励的大小对顶梁垂向及侧倾振动影响较为显著,而对俯仰振动影响较小。结论研究结果可为六柱式充填液压支架的优化设计及稳定性评价提供一定参考。

基于经济截割的采煤机运动学参数优化研究

利用Matlab软件编制了采煤机以不同牵引速度、不同截割深度截割不同坚固性系数煤层时的载荷计算程序并生成载荷文本,采用均匀设计法对这些文本进行选择,作为刚柔耦合模型的外载,仿真后通过人工神经网络预测了其他工况下各关键零部件的可靠性。基于神经网络预测结果分析了煤层坚固性系数,采煤机牵引速度以及滚筒截割深度与采煤机工作可靠性的关系。并且在保证采煤机可靠工作的前提下,得到了采煤机经济截割曲线,以及相应的最优生产率。研究表明:该型采煤机截割坚固性系数为3的韧性煤时,推荐牵引速度为4.807 m/min,截割深度为550 mm,此时采煤机落煤率为257.8 t/h,其中,单滚筒理论最大落煤率为165 t/h。将虚拟样机技术与人工神经网络相结合能更快更好地解决工程实际中的多参数复杂优化问题。

难刨煤层刨刀可靠性与疲劳寿命研究

基于Pro/E,ADAMS,ANSYS,Matlab与nSoft构造联合仿真平台,建立了某滑行刨煤机刨头的刚柔耦合虚拟样机模型。通过对某难刨煤层赋存条件的研究,生成了实际工况下刨刀的三向力载荷文件。提出了减少煤脊残留的非对称方式布置的新型刨刀,并对传统刨刀与新型刨刀在煤质韧性较高,煤层次生性裂隙极不发育的工况下所受的最大主应力与疲劳寿命进行了对比分析。结果表明:两种刨刀所受最大主应力基本相等,但传统刨刀在刨削难刨煤层过程中将随着煤脊的残留而无法继续工作,而以左右非对称方式布置的新型刨刀既消除了煤脊的残留,同时又提高了刨刀工作的可靠性、延长了刨刀使用寿命。

薄煤层采煤机可靠性分析与疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了摇臂壳体和牵引部壳体为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型;根据滚筒工作阻力和采煤机主要技术参数,推导出了采煤机牵引阻力的取值范围,验证了动力学仿真分析中牵引阻力参数设置的正确性;基于Matlab编程,获得了前后滚筒的载荷文件,并通过ADAMS动力学仿真分析,发现了采煤机壳体的应力分布与变形情况,提出了改进措施;基于动力学仿真结果中壳体关键节点的主应力载荷,获得了用于疲劳寿命分析的载荷谱,通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱环节。为研究设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法。

掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计

以某型掘进机后支撑腿为研究对象,根据掘进机工作状况推导出截割头及后支撑腿的受力公式。研究发现:当截割头上摆角度分别为47.46°和0°时,所受垂直方向作用力分别取得最大值和最小值。利用有限元分析软件Ansys workbench 12.0对后支撑腿进行静力学分析及结构优化设计,使得处于最为恶劣工况下的结构不仅具有足够的强度,而且设计重量大幅度减小,为同类零/部件的设计提供了理论参考,具有一定的实用价值。

无反复支撑自移带式输送机机尾中间架结构优化设计

针对煤矿传统掘进工作面"退机—人工拉移—人工调偏—地锚固定"的带式输送机机尾拉移工艺现状,为实现高效快速掘进,研制了适用于破碎顶板掘进工作面的新型无反复支撑自移带式输送机机尾。综合考虑自移机尾输送能力、输送带带宽、带速、托辊结构形式以及抬升机构等因素,进行了中间架架体结构设计;为提高自移机尾中间架架体的可靠性与适用性,基于工程实际与虚拟样机技术,建立了自移机尾中间架实体模型;根据自移机尾工作过程,选定最恶劣工况下中间架体受力作为静力学仿真分析载荷;通过仿真分析发现了中间架体的薄弱环节,并进行了结构优化。优化后中间架体所受主应力由优化前的150 MPa降低至35 MPa左右;架体最大变形量减少36.1%,中间架体强度、刚度得到了明显提高,有效保障了无反复支撑自移机尾在井下安全、可靠运行。同时,分析发现在型钢焊接中,接头处易发生应力集中,此处焊缝的焊接质量对整机的使用寿命有显著影响。

采煤机行星架可靠性分析与优化

基于刚柔耦合多体系统动力学和虚拟样机技术,应用Pro/E、ADAMS、Matlab和ANSYS构造协同仿真平台,建立了牵引部二级行星架为柔性构件的采煤机刚柔耦合模型。通过动力学仿真分析发现,牵引部二级行星架主要受扭转作用,其薄弱部位为花键连接处。在满足传动比条件、同心条件、均布条件和邻接条件基础上对牵引部二级行星架进行优化。通过增加薄弱环节实体材料,减小轴向尺寸、增加径向尺寸,改变轴承配置形式等措施,优化后的行星架强度和刚度均得到了一定程度的提高,有效地延长了采煤机整机使用寿命。

快速掘进系统用无动力拖缆装置的研制

针对快速掘进系统工作过程中设备间电缆容易被挤断的现象,根据巷道地质条件、工作面布置、掘进工艺过程以及快掘设备特点,设计了一种无需人工操作、看护的无动力拖缆、储缆装置。该拖缆装置具有储缆、拖缆无需外加动力,储缆机构模块化设计,拖缆长度可调等特点。解决了快速掘进系统设备间供电电缆挤断、压断问题,有效提高了设备开机率,降低了工人劳动强度,提高了作业安全性;可有效降低煤矿人工成本,提高掘进效率,为实现工作面的高效快速掘进提供了技术保障。

滚筒式露天采煤机截割滚筒设计

针对滚筒式露天采煤机工作机构可靠性低的现状,介绍一套合理的滚筒设计方法。该方法给出生产能力、最大牵引速度、切削厚度、截线距、滚筒转速、截割功率等主要参数的计算公式,并对布齿设计提出设计原则,通过载荷计算验证设计的可行性。

煤矿用多功能巷道修复机挖斗的优化设计

基于SolidWorks三维建模Part模块以及Simulation仿真分析模块,结合工程实际建立了煤矿用多功能巷道修复机(以下简称巷道修复机)挖斗仿真分析模型,通过挖斗仿真分析与结构优化确定了挖斗最大挖掘力载荷。针对不同工况,对柔性化处理的挖斗进行了加载与仿真,找出了挖斗的薄弱环节。仿真分析发现,适当增加挖斗侧刃板长度、减小底板弧形角、在侧刃板与底板间增加U型筋板以提高焊接强度对挖斗整体强度和刚度的提高十分有益,同时在巷道修复机刷帮前进行充分的破碎作业有助于提高挖斗的使用寿命。

U型钢棚梁安装机械手的设计

针对传统巷道修复过程中U型钢棚梁人工装拆劳动强度大、效率低的问题,设计了一种机械手装置,实现了U型钢棚梁安装和拆除的机械化施工。主要分析了U型钢棚梁安装和拆除的全部工艺流程,设计机械手结构,通过动力学和有限元仿真分析,验证了其功能的正确性和结构的可靠性。

高中数学教学方法探讨

高中生在生理、心理上比初中生成熟,所以自制力较强,学习相对主动。怎样提高45分钟课堂学习效率,值得每一位高中教师好好思索。特别是高中数学,首先要认识和把握高中数学知识,其次要对学生的认知结构有一定了解;再次要处理好课堂教学中教和学的关系。尽量在有限的时间里,出色地完成教学任务。结合自己多年来高中数学教学的实践和探究,提出教师在数学教学中的一些教学方法和建议:一、明确教学目标备课时要围绕教学目标选择教学策略。

推动党建与科研生产深度融合的方法

“十四五”时期我国将进入新发展阶段。国企党建与科研生产深度融合直接关系到国企员工科技创新的动力和员工的思想积极性。本文以中国煤炭科工集团太原研究院党委运输支护党支部开展党建工作为例,探讨推动党建与科研生产深度融合的方法。

薄煤层采煤机行星机构强度分析

基于刚柔耦合多体系统动力学和疲劳累积损伤理论,通过多软件构造协同仿真平台建立了以行星机构为柔性件的薄煤层采煤机多体模型。通过对模型进行动力学仿真分析发现:截割部行星架主要发生弯曲变形和扭转变形,主应力值均在其材料的许用应力范围之内,强度方面满足要求,可靠性较高;牵引部行星架输出端花键根部与退刀槽连接处受力较大,存在局部应力集中现象。对动力学仿真结果中行星机构关键节点的原始载荷谱进行雨流计数和外推处理后,分析其疲劳寿命,得到了疲劳寿命循环次数和疲劳寿命云图。分析结果为研究复杂条件下结构的动应力分布和疲劳寿命提供了新的方法。