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。

基于NSGA-Ⅱ算法任意分布参数刨链啮合运动精度可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法相结合,讨论了具有任意分布参数的刨煤机刨链与链轮运动精度可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的数值计算方法,在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,采用NSGA-Ⅱ算法编制计算机程序实现刨链啮合运动精度可靠性稳健优化设计,基于所建立的刨链啮合运动模型,给出运动机构的稳健优化设计实例,验证该方法能够准确得到刨链啮合运动机构的设计信息。

基于小波能量谱的刨煤机刨链动态张力信号分析

刨煤机刨链的受力状况对刨煤机的运行及可靠性有着重要影响。利用在时域和频域都具有较高分辨率的小波分析法,进一步采用小波能量谱分析刨链的张力信号能量分布。通过自行研制的刨煤机实验台测试获得刨链动态张力信号,分别对刨削时不同刨削深度,非刨削时不同初张力情况下的张力信号进行分析,结果表明:刨削和非刨削时,刨链张力信号能量主要集中在一个较低的频带上;刨削时,能量在多个频带上均有分布;非刨削时,其他频带分布较少;工况参数变化对张力信号能量分布有较大影响。通过小波能量谱分析能够清晰地得到刨链张力信号能量分布规律,为进一步分析刨链的力学性能、刨煤机的可靠性及故障诊断等方面提供依据。

刨煤机刨链预紧力的计算方法及其对刨煤机能耗的影响

刨链预紧力是影响刨煤机运行的重要工况参数。分析刨链预紧力对刨煤机运行的影响,得到了刨削时和空行程时刨链预紧力及预紧力选取范围的计算公式。考虑刨链绕经链轮时曲线阻力的影响,采用逐点张力法得出刨链总牵引力的计算公式。定量分析了预紧力变化对刨链总牵引力及刨煤机能耗的影响,结果表明:预紧力增加,刨煤机能耗明显增大。并通过自制的刨煤机试验台,对空行程时不同预紧力条件下的刨煤机功率进行测试,试验结果更加说明了预紧力对能耗的显著影响。为合理选取刨链预紧力、刨煤机设计和使用中的节能降耗提供理论基础。

滑行刨煤机刨链受力分析与设计

通过对刨链进行受力分析,进而找出刨链设计的理论依据。根据刨链的工作状况,建立刨链的受力模型图。对刨链在有无转角(溜槽转角)影响下进行受力分析,研究三种主要阻力对刨链的影响。通过假定刨链的运行方向,确定刨链的最大拉力点,以校核刨链的抗拉强度,得出刨链的安全系数。为刨煤机设计打下坚实的理论基础,并提高了刨煤机的生产能力。

刨煤机刨链回转接头的可靠性研究

主要采用虚拟样机技术,在仿真软件ADAMS中对刨煤机进行建模,并对其受到的载荷进行仿真。根据仿真结果分析刨煤机中刨链回转接头容易损坏的原因和位置,为未来对该部件的改进提供仿真试验基础。

刨煤机刨链受力分析与仿真

刨链在链道中牵引刨头运行时受力复杂,通过对刨头阻力、刨链摩擦阻力和刨链预紧力进行分析,研究了溜槽转角对刨链受力的影响,并找出在预紧力作用下上链与下链的最大受力点;利用计算机编程对BH38/2×630型刨煤机采用的准38 mm×137 mm刨链受力进行仿真,得到了前后刨链的受力及其变化规律,并找出了刨链回转接头衬套与挂环的应力分布。

链式深耕机刀具切削土壤数值模拟

为解决南方山区地形复杂问题,研制了一种小型履带式链式深耕机,设计要求是要达到耕深25cm。为此,应用有限元分析理论及Solid Works建立刀具模型,导进ANSYS/LS-DYNA软件中,创建了土壤的几何模型,然后运用该软件对单个刀具切削土壤过程进行数值模拟,旨在揭示单个刀具-土壤的工作机理。同时,对其切削力以及切削深度进行了分析,验证了所研制出的深耕机可以满足25cm的设计耕深要求,而且得到一个周期内刀具切削土壤的Von Mises Stress等效应力云图,为分析切削力及深耕机刀具与土壤相互作用的数值模拟方面的研究提供了参考。

启动与制动工况下刨煤机系统动力学特性分析

针对刨煤机系统在启动、制动工况下存在较大冲击的问题,综合考虑链轮多边形效应、驱动链轮轴的水平振动及驱动装置与刨链之间的耦合特性等因素,建立了刨煤机系统动力学模型;运用数值分析方法分析了刨煤机系统在启动、制动、制动后反向启动等工况下的动力学特性,得到刨头前后端刨链张力的振动特性曲线。分析研究结果表明,反"S"型启动方式下刨头前后端刨链张力所产生的冲击最为平稳,该方式启动对刨煤机系统更有优势;刨头距离机头处越近,启动时对刨头前后端刨链张力的影响越大,产生的冲击越大;由于机头与机尾存在时间差,导致前后端刨链张力在启动过程中出现了较大的张力冲击;刨煤机制动后,刨链前后张力分布不均出现差值,刨头前端刨链张力在反向重新启动时刻出现张力冲击,且随着启动过程呈下降趋势。该研究结果为设计合理的刨煤机启动、制动系统提供了理论基础。

刨煤机落煤能力与运煤能力的关系分析

通过分析刨煤机落煤与运煤的关系 ,提出刨煤机运煤能力利用率的概念及计算公式 ,为在不同煤层条件下设计选用刨煤机提供参考。

刨煤机阻链器及紧链装置设计

针对双速电机拖动方式下,刨煤机刨链的联接和张紧过程过于繁琐和复杂的问题,设计研制了一种操作简便、灵活的阻链器及紧链装置。在链条容置槽壁上左、右对称地开设安装孔,并在安装孔内增加安全插销卡固传动链条,紧链装置张紧并固定由变频电机驱动的圆环链。技术方案和装置能够提高劳动生产率,降低主机成本,摆脱维护空间限制。

刨煤机刨链回转接头的可靠性

刨煤机在工作过程中断链事故经常发生,是影响其生产率的主要因素之一。刨煤机主要通过回转接头来抵消刨链产生的扭矩以防止扭链现象发生,为刨链的易损部件。以虚拟样机技术为基础,解决了载荷提取、材料模型建立、合理添加接触、网格细化等关键技术。在动力学仿真软件ADAMS中对刨煤机进行建模及仿真,得到作用在刨链回转接头上载荷的极值和均值;基于Workbench构建刨链回转接头的仿真模型,并基于两组载荷对模型进行仿真研究。研究发现:在最大载荷作用下,衬套、右挂环可靠性不高;右挂环啮合螺栓段及退刀槽处可能在受到瞬时恶劣载荷冲击时发生断裂,垫环内外圈易发生磨损;在均值载荷作用下,各零件主应力都在许用应力范围内,强度满足设计要求;对刨头运行前方刨链拉力曲线进行频域分析,得知刨头运行前方刨链拉力曲线为一个宽平稳随机信号,其特性主要由煤层各向异性导致的随机刨削力决定。刨链回转接头前两阶模态的固有频率较小,与牵引电机的最大输出频率接近,为易激发模态。研究结果与刨煤机井下试运行的结果基本一致,可见该方法具有较高的准确性,能满足工程实践的要求。