采煤机滚筒工作性能优化研究

在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。

基于改进门控循环神经网络的采煤机滚筒调高量预测

采煤机自适应截割技术是实现综采工作面智能化开采的关键技术。针对采煤机在复杂煤层下自动截割精度较低的问题,提出了一种基于改进门控循环神经网络(GRU)的采煤机滚筒调高量预测方法。鉴于截割轨迹纵向及横向相邻数据之间的相关性,采用定长滑动时间窗法对获取的采煤机滚筒高度数据进行预处理,将输入数据划分为连续、大小可调的子序列,同时处理横向、纵向的特征信息。为提高模型预测效率,满足循环截割的实时性要求,提出了一种用因果卷积改进的门控循环神经网络(CC-GRU),对输入数据进行双重特征提取和双重数据过滤。CC-GRU利用因果卷积提前聚焦序列纵向的局部时间特征,以减少计算成本,提高运算速度;利用门控机制对卷积得到的特征进行序列化建模,以捕捉元素之间的长期依赖关系。实验结果表明,采用CC-GRU模型对采煤机滚筒调高量进行预测,平均绝对误差(MAE)为43.80 mm,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.90%,均方根误差(RMSE)为50.35 mm,决定系数为0.65,预测时间仅为0.17 s;相比于长短时记忆(LSTM)神经网络、GRU、时域卷积网络(TCN),CC-GRU模型的预测速度较快且预测精度较高,能够更准确地对采煤机调高轨迹进行实时预测,为工作面煤层模型的建立和采煤机调高轨迹的预测提供了依据。

采煤机螺旋滚筒辅助设计软件开发及综合性能分析

为解决采煤机螺旋滚筒截割性能与装煤性能欠佳等实际问题,基于MATLAB GUI与Excel软件开发采煤机螺旋滚筒辅助设计及性能分析系统。该系统利用MATLAB GUI平台实现滚筒辅助设计及性能分析,输入的参数以及计算后的数据可实现GUI与Excel双向保存,为设计数据的二次利用与开发提供了便利的条件。以大采高采煤机为例,分析采煤机的综合性能,通过最优设计参数生成大采高采煤机螺旋滚筒最佳模型,螺旋滚筒在整个试验过程中安全可靠,为采煤机的高效设计提供了有效途径。

新型螺旋钻采煤机的设计及试验

针对旧式螺旋钻采煤机工作过程存在机组体积庞大笨重、拆装钻杆难度大、效率低等问题,设计出一种适合400~500 mm厚极薄煤层开采的新型螺旋钻采煤机。采用四钻头结构,通过左右钻杆传递动力给前端传动齿轮箱,带动四个钻头同时钻进。该采煤机在试验过程中取得了良好的效果,提高了工作效率,降低了工人的劳动强度。

基于OPC通信协议的采煤机远程监控系统研究

为了解决井下综采工作面自动化设备种类繁多、不同硬件之间通信协议不统一的问题,从软件的角度出发,开发了一种基于OPC通信协议的服务器。该服务器能够集成多种通信协议,如Modbus、Fins等,以实现井下不同设备之间的数据信息交换和协调。通过集成Modbus/TCP通信协议开发了采煤机远程监控系统,并进行了一系列相关测试。实验结果表明,开发的OPC服务器及采煤机远程监控系统可以实现采煤机的实时监控。

智能物联网技术在采煤机上的应用分析

对智能物联网技术在采煤机上的应用进行了详细的探讨。首先介绍了智能物联网技术的特点和优势。进一步对采煤机的分类和现有问题进行了分析。然后着重探讨了智能传感器技术、数据采集与传输技术、数据分析与挖掘技术、智能控制技术和智能安全监测技术在采煤机上的应用,并介绍应用效果评估方法。最后展望了应用前景、技术发展方向、可能存在的问题和挑战。

采煤机滚筒调高控制系统设计

针对采煤机滚筒调高系统自动化水平低、控制精度不高的问题,提出基于微控制器处理器、先进控制算法的采煤机滚筒调高系统设计方案。以STM32F103RCT6为中央处理器,采用预见前馈补偿控制算法对采煤机滚筒进行精确控制;搭建实验平台并完成给定目标路径斜率跟踪实验、给定目标路径跟踪实验。实验结果表明,设计的采煤机滚筒调高控制系统自动化水平高、响应快、控制精度高,稳态时跟踪误差满足采煤机调高控制系统精度要求。

采煤机扭矩轴的设计及分析验证

对某采煤机的扭矩轴进行了设计,通过理论分析确定了扭矩轴的材料、外形尺寸及卸荷槽形式。运用有限元分析软件对所设计的扭矩轴进行静力学验证,仿真结果表明,其最大应力位于卸荷槽处,最大值为618 MPa,仿真值准确度为95%,可以实现过载保护。通过有限元方法得到了所设计的扭矩轴6阶模态,为其使用条件提供了理论依据。

采煤机截割部振动特性研究

为了解决采煤机截割部截割夹矸煤层易损坏的问题,以MG2×55/250-BW型薄煤层采煤机为研究对象,利用数值模拟软件对滚筒截割过程进行仿真研究,发现随着截割时间的增大,此时滚筒受载呈现不规律波动情况。同时对不同牵引速度及滚筒转速下滚筒受载均值及极值进行研究,发现随着牵引速度的增大,此时的螺旋滚筒受载均值及受载最大值均呈现出逐步增大的趋势;而随着滚筒转速的增大,此时滚筒受载的均值及最大值均呈现逐步降低的趋势;给出最佳牵引速度为4.5 m/min、滚筒转速为85 r/min,此时的截割效率及截割系数综合较佳。

电牵引滚筒采煤机变频调速节能控制技术

对电牵引滚筒采煤机的变频调速过程进行节能控制,可以提高煤矿企业的经济效益。为了降低电牵引滚筒采煤机变频调速的能耗,提出一种电牵引滚筒采煤机变频调速节能控制技术。选择MG180/435-W型电牵引滚筒采煤机为实验对象,利用变频调速装置实现电牵引滚筒采煤机的能耗控制。通过电牵引滚筒采煤机的运动学分析,制定电牵引滚筒采煤机变频调速装置的能耗控制方案,在不同方案下,启动采煤机变频器,通过调速实现变频调速装置的能耗控制,测试了转速和频率对电牵引滚筒采煤机能耗的影响。结果表明,在矢量控制方案下,将牵引转速和滚筒转速设定为400 r/min、频率为62 Hz时,电牵引滚筒采煤机的能耗最低;在恒压控制方案下,将牵引转速和滚筒转速设定为600 r/min、频率为135 Hz时,电牵引滚筒采煤机的能耗最低,通过电牵引滚筒采煤机的变频调速,降低电牵引滚筒采煤机变频调速的能耗。

采煤机重载工况下转矩自动化补偿控制方法的研究

采煤机是进行煤矿开采的重要设备,具有破煤能力强的特点。在破煤过程中,由于煤岩分布的复杂多变,使得滚筒受到随机性多载荷的冲击作用,容易造成滚筒的磨损,特别是硬质颗粒引起的重载冲击作用。针对采煤机重载工况下的“截割-牵引”系统的调节控制进行分析,以直接转矩控制及自动化转矩补偿控制两种方式进行对比分析,建立“截割-牵引”系统的耦合模型,对重载突变工况下的转矩控制效果进行仿真分析,从而提高采煤机的调节控制效果,保证重载工况下使用的稳定可靠性。

刮板输送机配套参数对采煤机装煤效率的影响

采煤机滚筒在开采中起截煤与装煤的作用,随着对采煤机功率的深入研究,目前采煤机滚筒的截煤能力已基本满足要求,但装煤效率方面还存在很多问题,中厚煤层方面装煤效率的研究更是少之又少。基于离散元理论,结合颗粒位移方式以及颗粒间接触本构建立了中厚煤层双滚筒采煤机仿真模型,通过模拟计算出采煤机刮板输送机挡煤板高度、中部槽宽度、中部槽与煤壁水平距离等因素对装煤效率的影响曲线,并进一步分析其影响原因,为今后双滚筒采煤机装煤效率的改进与研究奠定了基础。

采煤机截割部齿轮结构瞬态动力学性能与疲劳寿命分析

以MG300/700WD型采煤机为研究对象,分析该采煤机截割部传动系统中的两个关键齿轮,通过有限元分析方法对其进行瞬态动力学分析,确定两个齿轮啮合部位的应力和应变较为集中;同时进一步应用n Code Design Life软件对齿轮疲劳寿命进行分析,确定齿轮啮合部位疲劳寿命最低,约为175 d,与实际情况基本相符,因此初步印证了本次研究的有效性,可为后续的同类型采煤机预防性检修工作提供参考。

采煤机截割过程中滚筒作用力及转矩变化分析

采煤机是进行煤矿自动化开采的重要设备,对于提高煤矿的开采效率具有重要的作用.针对采煤机滚筒的受力作用,采用数值分析的形式建立滚筒的仿真模型,并对其作用力及转矩的变化进行分析,从而为采煤机的设计使用提供参考,减少滚筒的维修维护时间,保证煤矿的开采效率.

影响采煤机截齿力学性能的因素分析

截齿作为采煤机截割作业过程中的关键部件,在截割煤壁过程中会受到巨大冲击力,产生剧烈振动,这种无规则振动会加剧截齿磨损破坏,基于此,为解决采煤机截割过程中的截齿过度磨损问题,建立仿真模型对影响采煤机截齿力学性能的各因素进行研究分析。从仿真结果来看,牵引速度与滚筒转速的变化对截齿受力变化影响显著,同时煤体中部夹矸情况下截齿受力幅值最大,说明采煤机出现截齿磨损是由于牵引速度及滚筒转速调速不当,或煤体中部夹矸碰撞造成的。

采煤机行走机构销排受力分析与改进设计探究

基于有限元仿真分析法,介绍一种采煤机行走机构销排改进设计,具体改进设计中引入ANSYS有限元仿真分析软件实施采煤机行走机构销排受力仿真分析,并根据分析结果确认销排引入集中区域,提出对应的改进设计。最后,将改进设计应用于工程实践,证明改进设计中销排可满足使用需求。

不同夹矸参数下滚筒载荷特性仿真研究

煤岩中夹矸的存在增大了采煤机开采难度,且夹矸的分布具有一定的随机性,为了研究不同夹矸参数下滚筒的载荷特性,利用Pro/E构建螺旋滚筒三维模型,导入EDEM离散元软件中建立滚筒截割煤岩的耦合模型,开展不同夹矸参数下滚筒载荷特性研究。结果表明:在数值模拟研究范围内,滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸厚度的增大而增大;滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸层数的增加而增大。该研究为复杂煤层工况下的滚筒截割提供参考。

重载大功率采煤机牵引系统的研究与探讨

重载大功率采煤机作为高效矿业开采设备的重要组成部分,对牵引系统有着高可靠性、高效性的严格要求。通过对牵引部壳体材料、齿轮材料以及其他方面的研究来提升机械强度,从而实现牵引系统的高可靠性;通过提高牵引功率,使得牵引力更大、速度更高,从而实现高效快速牵引。

重型采煤机齿轨轮销排啮合有限元分析

以国产齿轨轮和进口齿轨轮为研究对象,结合两种重型采煤机齿轨轮的参数特征,分别构建有限元分析模型,由此开展有限元仿真分析,并分别从标准中心距、最大中心距、最小中心距等多种条件下的软肋齿轨轮销排啮合情况进行仿真分析,实现两种齿轨轮的分析对比,最终根据有限元分析结果选用出一种最佳齿轨轮参数方案,并将此方案应用于工程实践。

采煤机截割部齿轮受力分析与疲劳寿命研究

基于采煤机截割部截割煤岩过程与齿轮动力学特性,介绍一种采煤机截割部齿轮受力与疲劳寿命仿真分析方法。此仿真分析方法需先构建采煤机截割部齿轮仿真模型,由此可分别实现采煤机截割部齿轮受力仿真分析和疲劳寿命仿真分析,获取截割部齿轮受力情况和疲劳寿命情况。为验证此种方法的应用价值,将仿真分析方法应用于某煤矿采煤机生产工程实践。