矿用蓄电池框架车关键结构分析研究

为减轻蓄电池框架车自重,以使车辆有更好的续航能力,本研究对蓄电池框架车进行了系统分析,对整车受力进行了理论计算,并建立了动力学仿真虚拟样机,进行了6种工况的仿真分析,计算与仿真结果相近。然后,选取关键元部件受力最大的满载过坑工况作为静力学分析基础,在有限元分析软件中对关键零部件进行静力学分析,将动力学获取的受力范围,合理地添加在模型中,进行了铰接销轴与摆动梁的静力学强度校核,结果均小于其许用应力,满足使用要求。最后对铰接销轴与摆动梁进行可靠性定量分析,结果均满足失效概率为1×10^(-5)的指标要求。

不同工况下滑行式刨煤机的动态仿真研究

为研究不同工况下滑行式刨煤机的动态性能,利用拉格朗日第二类方程建立了滑行式刨煤机纵向刨削时的动力学模型,利用计算机仿真得出刨煤机在往复运动、倾斜工作面、中部槽有转角的工况下刨头速度和刨链受力变化的曲线,并对其波动情况进行了分析。结果表明:刨煤机在上述复杂工况下,刨头速度和刨链松、紧边拉力变化很大,产生的波动将加剧刨头振动,使刨煤机的可靠性和使用寿命降低。

刨煤机在综合机械化开采中的工业化实验

为了提高薄煤层开采的自动化水平和生产效率,分析了刨煤机的开采特点,对刨煤机的发展现状和在煤矿的实际运用情况进行论述。通过现场试验探究提高刨煤机生产应用水平的有效措施,为相关实践优化积累经验,对薄煤层综合化开采具有积极意义。

掘进机回转台动态可靠性与疲劳寿命分析

作为掘进机关键零件的回转台,其性能对掘进机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以回转台为模态中性文件的掘进机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于项目组开发的"掘进机载荷计算程序"计算获得了截割头的载荷文件,通过Adams仿真得到了回转台的应力与应变云图;基于Adams的仿真结果,利用NSOFT软件和可靠性理论对回转台进行疲劳寿命可靠性分析,对疲劳寿命可靠度较低的10个区域进行优化,使回转台等效应力降低了35.027%,关注区域均达到可靠工作条件,满足使用要求。

间隙条件下刨煤机刨头接触碰撞动态特性研究

考虑了刨头与滑架之间的水平和竖直间隙,通过点到直线的距离来进行碰撞检验的方法,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件。采用非线性弹簧阻尼接触力模型,建立了间隙条件下的刨头三自由度碰撞振动动力学模型,并采用龙哥库塔法进行数值仿真分析,分析表明间隙条件下刨头与滑架之间产生了单点、两点、三点碰撞;刨头与滑架各接触点的最大碰撞力随着竖直间隙的增大而先增大随后降低,随着水平间隙增大而逐渐增大。采用Recur Dyn对刨头动力学模型进行了仿真,其结果与理论分析相吻合。

刨煤机牵引块疲劳寿命分析与优化设计

作为刨煤机关键零件的牵引块,其性能对刨煤机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以刨刀和牵引块为模态中性文件的刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于"刨煤机设计计算系统软件"获得的刨刀和刨链的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了牵引块的应力与应变云图;基于ADAMS的仿真结果,利用NSOFT软件对牵引块进行疲劳寿命分析,并对疲劳寿命较低的12个区域进行优化设计,使牵引块等效应力和应变最大值分别降低了46.4%和48%,最小疲劳寿命提高了184.35%,满足设计要求。

刨煤机不同位置刨刀的载荷模拟研究及其强度验证

刨刀是刨煤机落煤的执行工具,其工作载荷直接影响刨煤机的刨削能力和生产效率。为研究刨煤机的载荷特性,基于Matlab和VC开发出了刨煤机载荷计算程序,可根据不同模拟煤层的赋存条件,计算出不同位置刨刀的随机载荷;基于仿真软件Adams,对不同位置刨刀进行模拟,并对其进行了强度验证。通过分析得出:在相同截深时,不同位置刨刀的载荷具有随机性,其中,短腰刀的三向载荷均值与标准差最小,与其他位置的刨刀相比受力较稳定均匀,其次为长腰刀、顶刀、底刀;随着刨削深度的增加,刨刀所受的三向力均有不同程度的增大,当刨深超过一定值以后,刨削阻力会出现明显的增大;当刨刀间距超过一定截线距时,刨削力急剧增加;刨刀在工作过程中,长、短腰刀所受最大应力分别位于刀体薄厚位置过渡连接处和刀体与片状合金头镶嵌处,主要失效方式为断裂和磨损;顶刀和底刀在与刀座连接部分做倒角处理可缓和应力集中。分析结果为研究动载荷作用下刨刀可靠性及其结构优化设计提供了理论依据。

随机动载荷作用下刨煤机刨链疲劳寿命预测

通过建立的刨煤机动力学模型,采用雨流法、线性Miner疲劳累积损伤模型,对刨链疲劳寿命进行预测。通过仿真计算,得到不同随机刨削阻力、不同刨链预紧力以及不同链轮齿数作用下的刨链疲劳寿命。结果表明:刨削阻力均值增加,疲劳寿命降低;增大刨链预紧力或增加链轮齿数均可提高刨链疲劳寿命;随机煤壁作用力和刨链预紧力对刨链的疲劳寿命影响较大,链轮多边形效应影响较小。通过刨链张力测试实验,分析在不同刨削深度情况下张力实验数据,得到刨链疲劳累积损伤规律与通过仿真得到的规律一致。

刨煤机牵引块可靠性分析及疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体动力学基本理论及疲劳寿命预测理论及方法为基础,建立刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型,解决了仿真动态载荷获取、载荷施加位置及方式的确定和柔性牵引块接触面刚化处理等问题。对样机进行仿真,分析得出整机设计上存在的问题。对牵引块两端斜面角度及耳部尺寸进行优化,加工方法由铸造改为模锻,使其应力特性基本满足设计要求。对牵引块疲劳破坏危险部位关键节点主应力载荷进行强化外推及多工况叠加处理,得到用于疲劳分析的目标载荷谱。进行节点疲劳寿命预测,得到牵引块较为准确的疲劳寿命。

刨煤机刨刀破煤过程的数值模拟

基于显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA,对刨煤机两种典型结构的刨刀截割煤壁的过程进行了数值模拟,得到了刨刀的截槽形状、刨刀与煤壁的接触载荷谱及刨刀的应力应变等参数的时间历程曲线,为刨煤机载荷的获得提供了新的途径,避免了利用理论公式计算刨煤机系统的外载荷时各参数人为取值的误差,并分析了三向力载荷的频谱成分。研究了两种典型结构刨刀刨削煤壁时的载荷谱对刨煤机系统的影响,找到了两种刨刀的应力集中位置,讨论了两种刨刀的主要失效形式,为刨刀结构的优化设计提供了理论依据,并对应力集中位置结构进行了局部优化。优化后的刨刀应力分布均匀,力学性能得到显著改善,提高了刨刀的可靠性。

含侧向间隙刨煤机刨头接触碰撞动态特性研究

为了研究侧向间隙对刨头动态特性的影响,依据刨头与滑架的几何构型,给出刨头与滑架之间的碰撞距离,构建刨头与滑架接触、分离判别条件。采用非线性弹簧阻尼接触力模型,建立了含间隙刨头碰撞振动动力学模型,并进行数值计算,研究结果表明:刨头与滑架之间产生了单点间断碰撞、两点交替碰撞及面碰撞;刨头与滑架的最大碰撞力随着侧向间隙的增大而逐渐增大。研究结果为提高刨头的运动稳定性提供了理论基础。

刨煤机随机载荷的模拟分析及其应用

复杂煤层赋存条件下刨煤机的受力是随机变化的,这种变化直接影响刨煤机的刨削能力、生产率、工作可靠性和使用寿命。为研究刨煤机的载荷特性,基于破煤理论的刨刀受力模型,利用计算机程序模拟计算出刨刀、刨头和刨链受到的随机载荷,获得了不同刨深情况下刨刀、刨头和刨链受力的变化规律;分析了在考虑溜槽转角对刨链牵引力影响下,不同预紧力对刨链受力的影响。研究表明:刨刀与煤发生力学耦合作用而产生的交变冲击载荷中,刨刀受到的刨削阻力最大,小刨深情况下,刀体易出现磨损破坏,当刨深过大时,刨削过程中的能量积聚与释放会出现急剧的增加,使得刀体脊背处承受较高的动应力;预紧力的适当增加能减小刨链在工作过程中由于松紧交替而产生的振动;分析结果为研究动载荷作用下刨刀、刨链的可靠性和疲劳分析提供了理论依据。

斜切工况下刨煤机动态特性研究及运行参数优化设计

为了研究刨煤机在斜切工况下的动态特性,推导了刨刀斜切进刀时截割煤壁深度以及刨刀参加截割的条件,并采用有限元法建立了刨煤机动力学模型。对斜切工况下刨煤机动力学特性进行了数值仿真分析,得到了斜切工况下的刨头、链条的速度波动曲线及张力波动曲线;以刨头进刀速度以及中部槽摆角为设计变量,以为单位能耗最小及载荷波动率最小为目标函数,采用多种群遗传算法对其进行优化,得到刨煤机最优进刀速度为1.2 m/s,中部槽最优摆角为1°,1°,0.7°,研究结果为刨煤机在工程中的应用提供了理论基础。

提高国产刨煤机截割硬煤能力的研究

阐述了刨煤机的优缺点 ,通过对滑行刨煤机装机功率、截割深度、截割力及截深控制方法的试验研究 ,提出了应用定量推进系统来控制截深 ,从而提高刨煤机截割硬煤的能力。

刨头间隙碰撞载荷下滑架体疲劳寿命试验分析

针对刨煤机中部槽滑架体在工作过程中出现的疲劳断裂现象,采用理论与试验相结合的方法,基于Winkler弹性地基接触模型,建立了刨头三自由度碰撞振动动力学模型.通过点到直线的距离算法作为检验碰撞的准则,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件.采用数值方法进行求解,得到刨头与滑架各点的最大碰撞力,并以此作为疲劳试验载荷,对中部槽滑架体进行疲劳寿命试验,得到了滑架体的疲劳寿命.研究结果表明:滑架体在最大碰撞力作用下,在立板前端产生初始裂纹,在发生静强度失效时,失效点倾向于立板后部下端.研究结果对提高滑架体疲劳强度提供了理论依据.

掘进机回转台螺栓组多目标优化设计

为提高掘进机的动态可靠性,建立其刚柔耦合虚拟样机模型,基于破岩理论,结合实际工况,利用项目组开发的"纵轴式掘进机截割头辅助设计及载荷计算软件"获得了掘进机的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了回转台的应力云图,基于可靠性理论构造了疲劳寿命-可靠度隶属函数,利用NSOFT软件对回转台进行疲劳寿命可靠性分析。以螺栓组的可靠度作为训练样本,利用粒子群算法(PSO)对回转台进行优化设计,得到了最优的回转台螺栓组参数。结果表明,优化后的回转台最大应力值降低了31.669%,最小疲劳寿命由1.706×10~3提高至2.487 4×10~6次,满足设计要求。

刨刀随机载荷及其强度的仿真研究

针对刨刀使用寿命短、影响煤炭生产经济效益的实际问题,为了探究刨刀损坏原因,提出了用两个正态随机分布和其标准相关函数来近似代替伽马分布,建立了刨刀刨削硬质包裹体随机载荷的数学模型,根据刨煤理论建立了刨刀的有限元分析模型,利用Maltab软件对MK97-002型刨刀进行仿真,得到了刨刀的随机载荷曲线及其统计值,并以最大随机载荷对刨刀加载,通过计算机仿真和有限元分析获得了刨刀上的应力及应变云图。研究发现:刨刀的随机载荷及其波动大小依次为刨削阻力、进刀阻力、侧向阻力,且载荷波动较大,最大应力和最大位移均出现在刨刀合金头处。分析认为,该处是刨刀的薄弱环节,应力集中及其应变是导致刨刀损坏的主要原因,焊缝处的损坏由疲劳失效所致,而载荷波动是引起疲劳破坏的根源。结果表明,仿真计算与实际情况相符,所建模型正确,仿真结果可信。

拖钩刨刨头转角的运动学模型

为了研究刨煤机的动力学行为,提高刨头的设计质量,以拖钩式刨煤机为例,对刨头作运动学分析,得到各转动角度与刨头结构和受力之间的关系。将欧拉角应用于刨头的有限转动分析,通过对两组角度表达式进行模拟,建立了刨头有限转动的运动学方程以及各个转角的数学表达式,求解得到了各个转角以及角速度之间的关系。由欧拉角的变化规律,可以确定刨头的姿态,从而能够实现刨头姿态的准确控制。

国产首套刨煤机组控制系统在晓明矿的应用

文章介绍了由三一重型装备有限公司自主生产的全自动刨煤机BH38/2×400的控制系统,该控制系统的硬件系统由防爆工控机、主控制器、支架控制器等设备组成,其通信系统采用可靠性高,传输距离远的CAN总线通信方式。通过全自动刨煤机组BH38/2×400在铁法晓明矿北二419工作面的应用,标志着我国已经取得了薄煤层开采的关键核心技术。

全自动刨煤机无人工作面高产高效采煤技术

本文通过对铁法煤业(集团)有限责任公司引进德国采矿技术公司(DBT)的我国第二套全自动化刨煤机系统在晓南煤矿的应用情况及对该套设备运行情况的评价,经济效益的分析,论述了该套设备在一定地质条件下开采较薄煤层对矿井高产高效建设的重要作用和显著的经济效果及广阔的发展前景。