全液压链锯式割煤机的研究与设计

介绍了一种炮采小型煤矿使用的全液压链锯式割煤机,并详细论述了液压系统的工作原理和割煤机的操作。

小型立式割煤机的设计

论述了一种利用液力叉车作为进给动力,由电机驱动链锯式割刀作为工作头的小型 立式割煤机的主要性能设计。通过实际生产检验,证明工作可靠,具有较高的经济效益。

综采工作面人员操作可靠性与割煤机运行方式的选择与分析

应用人机工程及可靠性理论，分析了连续作业时间和割煤机运行方式对综采工作面人员操作可靠性的影响，建立了割煤机运行方式的优化模型。根据模型所选择的割煤机运行方式，既能提高工作面产量，也能提高人员操作可靠性。

液压多孔钻式割煤机的研究与设计

介绍了一种液压多孔钻式割煤机的结构、工作原理和主要性能设计,提出在炮采工作面,是一种既可增加回采率,又能减少事故率的新型采煤设备。

割煤机行走轮齿根裂纹扩展寿命模拟研究

行走轮是回采工作面割煤机的重要组成部分,其中行走轮的齿根段裂时常影响割煤机的正常工作。因此,笔者采用France3D模拟软件对行走轮齿根裂纹扩展寿命进行研究,并分析了裂纹扩展寿命随行走轮齿初始裂缝及不同工作载荷的变化规律,研究成果可以为提高行走轮齿轮的工作寿命提供一定的技术支撑。

采煤机截割部低照度图像的边缘检测技术

针对井下低照度环境下采煤机截割部边缘检测任务中存在的边缘缺失、细节模糊等问题,提出一种基于分数阶微分的边缘检测Lif算法。首先采用更大的检测模板尺寸,根据Grünwald-Let-nikov分数阶定义构造最初的分数阶掩膜算子;然后根据Pascal三角形理论确定掩膜算子上各位置的权重系数,并将掩膜算子扩展到4个不同方向;最后将得到的掩膜算子与图像进行卷积,利用图像的局部特征信息对每个方向的微分结果进行后处理。结果表明:(1)在进行多个不同场景的井下低照度图像上的实验时,Lif算法可以更全面地获取图像中不同方向上的边缘信息,在处理低照度图像时具备更强的抗噪性能,并且提取的边缘线条比其余边缘检测算法更加清晰、完整,保留了更多的纹理细节信息。(2)在客观指标评价的对比上,与基于分数阶灰色系统模型的边缘检测算法以及改进的分数阶Sobel边缘检测算法相比,Lif算法在Entropy指标上分别提高了43%、11%,AG指标上分别提高了23%、23%,SSIM指标上分别提高了152%、6%。表明Lif算法在进行采煤机截割部的边缘检测任务时更具优势,研究对井下设备工作运行时的安全性和可靠性提升具有重要意义。

采煤机截割部行星机构关键零件疲劳寿命仿真分析

基于采煤机截割部行星机构关键零件结构特征,介绍一种可实现行星机构关键零件疲劳寿命分析的仿真分析方法。此方法需先构建采煤机截割部行星机构关键零件刚柔耦合模型,并由此开展行星机构关键零件动力学分析和疲劳寿命分析。将仿真分析方法应用于工程实践后确认,此种仿真分析方法具有较高的疲劳寿命分析精度。

MG450/1050型采煤机截割部优化设计研究

为解决采煤机在满负荷工况下因振动、负载导致的采煤机截割部壳体断裂等问题,本文采用ANSYS Workbench软件对MG450/1050-WD型采煤机滚筒截割部壳体受力状态进行分析,得出采煤机截割部壳体的应力集中点;对采煤机截割部进行优化设计,提高结构强度;并对优化后的采煤机截割部壳体进行有限元分析,验证其是否满足要求。

采煤机截割部齿轮故障预测模型的设计及试验

井下采煤机结构复杂、工况环境差,容易出现各类故障,且处置难度较大。针对MG1000/2500-WD型采煤机截割部齿轮故障诊断需求,结合卷积神经网络(CNN)的故障特征提取原理,汾西矿业集团设备修造厂设计了深度卷积神经网络(DCNN)故障预测模型,并实施了数据训练及模型测试。结果表明,预测模型的故障甄别准确率达到98.17%,故障训练值与标准值的准确率达到99.13%。

基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时,需要进行人工领刀,且对煤层赋存条件要求较高,当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化,在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念,设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式,利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型,而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划,并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合,提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法,实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制,以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口,以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议,实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明,采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层,采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线,节约资源,提高生产效率。

机电耦合对采煤机截割部扭矩轴负载的影响

扭矩轴是采煤机截割部的关键零件,具有缓冲和保护电机的作用,但在有些采煤机过载的情况下,扭矩轴未能及时破断,导致采煤机损坏。为了研究机电耦合对扭矩轴负载的影响,结合ANSYS和Adams建立了以扭矩轴为柔性体的截割部刚柔耦合模型,在SIMULINK中构建了截割电机模型和截割部机电耦合模型,利用LS-DYNA得到了滚筒截割煤体的负载,进行了动力学仿真,得到了考虑和不考虑机电耦合条件下扭矩轴负载的变化规律,为研究保护采煤机截割电机提供了参考。

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析与摇臂优化研究

以MG1000/2500-WD型采煤机为研究对象,根据采煤机截割部基本结构特征,构建采煤机截割部刚柔耦合动力学模型,从转速、加速度、啮合力、应力4个角度开展采煤机截割部仿真分析。根据仿真分析结果,获取采煤机截割部摇臂截割过程中应力云图以及关键点应力曲线,确认采煤机截割部摇臂的受力特点,再以此为基础实施摇臂优化设计,具体设计过程包括摇臂瞬态分析以及摇臂优化设计2部分。为验证所提出采煤机截割部摇臂优化设计的有效性,将优化设计应用于工程实践,最终确认优化设计具有一定的应用价值。

综采工作面采煤机故障监测诊断系统的设计与应用

综采工作面采煤机截割部是煤炭生产的重要组成部分,具有较高的故障频率,且其维护活动成本高、耗时长。煤炭企业迫切需要一种有效的采煤机截割部故障监测系统。针对此问题,将综合重要度(IIM)引入故障树分析方法中,以识别采煤机截割部的薄弱环节。开发了一种基于IIM的故障树分析方法的监测诊断系统,以确定采煤机截割部的关键故障。以XX煤矿MG400/930-WD型采煤机为例,通过IIM排序,可确定轴承磨损为关键故障原因。为验证所提方法的有效性,采用径向条形图分析了4种重要性测度的相对值分布,并通过平均精度评价了不同排序的准确性。结果表明,IIM能明确区分底事件的相对重要性,IIM排序的平均准确率为94.52%。因此,所提方法能准确有效地识别关键故障原因,且有限的资源应优先考虑IIM较高的底事件。

新型薄煤层采煤机截割部建模与仿真研究

基于Pro/E、MATLAB、ANSYS、ADAMS和NSOFT软件构造的协同仿真平台,建立了某煤机公司开发的新型薄煤层采煤机截割部刚柔耦合模型并进行动力学仿真,得到采煤机截割部关键零件的应力应变情况,发现壳体和行星架局部出现较大的动应力,结构优化后其应力分布较为均匀,力学性能得到明显的改善;利用NSOFT对截割部输出轴进行疲劳寿命分析,找到其易发生疲劳损坏的薄弱环节。分析结果为采煤机性能改进和结构优化提供了量化依据,缩短了设计周期,具有较高的实用价值。

基于载荷重构理论下采煤机截割部行星架疲劳寿命分析

为研究采煤机截割部行星架在实际工况下的疲劳寿命情况,通过截割实验得到单个截齿三向力载荷,构建截齿三向力载荷重构函数,采用SOR法对重构函数进行求解,依据滚筒结构参数推演出截割部行星架的负载扭矩。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机行星架进行动力学分析,并将得到的负载扭矩以时间序列的形式施加在行星架上,并将结果文件导入ncode中进行截割部行星架寿命预测,仿真结果表明:输出轴与侧壁板连接处寿命较小,说明此处几何尺寸变化较大,且存在应力集中现象,应作适当的打磨处理。

采煤机截割部保护装置的结构改进

传统的采煤机截割部保护装置采用扭矩轴结构,由于扭矩轴卸荷槽在设计之初已经确定,遇到井下煤层复杂地质条件变化时,扭矩轴断裂较为频繁,增加采煤机运行成本;另外扭矩轴损坏时,更换新的扭矩轴花费时间较长,降低采煤机开机率,影响工作面产煤量。针对此问题对原结构进行改进,保留扭矩轴离合功能,增加限矩器对采煤机截割部进行保护,改进后的结构省去扭矩轴折断更换时间,同时降低采煤机运行成本,提升工作面开机率,提高了经济效益。

采煤机截割部动力学特性及可靠性研究

以煤岩截割理论为依据,模拟了截割过程中滚筒的负载特性;以多柔体动力学为理论依据,建立了截割部的刚柔耦合模型,通过Adams对调高过程进行模拟,得到各铰耳处的负载响应情况;并利用Workbench得到了调高过程中铰耳受力最大时摇臂的应力分布情况;以线性累积损伤法则为理论依据,利用Workbanch对摇臂的疲劳寿命进行估算,验证了可靠性分析及负载响应分析的结果。为研究采煤机截割部的动力学特性及可靠性提供了新的方法。

基于多体动力学的采煤机截割部可靠性研究

基于Pro/E、Matlab、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了含硫化铁结核的薄煤层采煤机截割部刚-柔耦合多体系统模型,解决了输入负载的模拟及建模与仿真边界条件的确定、双电机驱动的采煤机截割部电机转速的匹配等关键技术问题.基于刚-柔耦合采煤机截割部虚拟样机的仿真,找出了截割部关键零件设计上存在的问题:如行星架、行星轴及摇臂壳体的变形过大,动态刚度不足等,为采煤机截割部系统的优化提供了明确的量化依据.有助于在采煤机物理样机制造前就全面掌握其动态性能,提出明确的优化方案并改进设计,降低了新产品的研发成本与时间.

采煤机截割部建模与动力学仿真研究

采煤机工况恶劣,载荷复杂,使得基于物理样机的试验危险性大且代价昂贵,而利用虚拟样机技术进行建模与仿真研究可以在物理样机产生前对产品的性能进行全面评估,从而获得系统级优化的产品.建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机,剖析了基于Pro/E建立三维实体模型、MATLAB模拟滚筒所受冲击载荷、ANSYS制作模态中性文件、ADAMS设置仿真参数等若干关键技术问题,大大提高了基于Pro/E,ANSYS,ADAMS和MATLAB等软件进行多领域建模和仿真的可操作性,对于研究多体系统工作的可靠性具有重要价值.

采煤机截割部传动系统的非线性动力学建模及仿真

针对采煤机截割部齿轮传动系统在运行中产生振动、制造噪声污染等现象,综合考虑啮合刚度、啮合阻尼、综合误差等因素,建立了采煤机截割部齿轮传动系统的非线性动力学模型,运用变步长Runge-Kutta方法对系统微分方程进行了求解。通过分析相平面图和庞加莱截面研究了啮合刚度、阻尼比及激振频率对齿轮系统动态特性的影响。研究结果表明:在一定区间内,阻尼比逐渐减小时,太阳轮位移响应由单周期运动转为多周期运动,最终进入混沌运动;啮合刚度增大时,太阳轮位移响应同样从周期运动逐渐进入混沌运动;激振频率逐渐增大时,太阳轮位移响应呈现由周期响应转变为混沌响应再转变为拟周期响应的现象。