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。

采煤机数字孪生导航截割运动规划理论与方法

为进一步提高采煤工作面的智能化水平,实现采煤机导航截割的自主推演、自主学习和自主优化,基于采煤机自主导航截割技术和数字孪生智采工作面的概念,提出了采煤机数字孪生导航截割运动规划的理论与方法,包括数字孪生理论及基于该理论的采煤机数字孪生导航截割运动规划系统的构建方法。围绕数字孪生理论,探索了智采工作面的物理场景、数字孪生模型的构建及数字孪生驱动、交互和演化机制。为满足不同应用需求,将数字孪生模型分为物理实体、孪生模型和孪生数据模型,详细分析了这3类模型的特点。介绍了由模型驱动、数据驱动和服务驱动组成的3种运行机制,这3种机制通过虚实交互逻辑实现了从感知智能到认知智能的转变。构建了采煤机数字孪生导航截割运动规划系统,该系统通过物理感知层、综合数据层、数据融合分析层及数字孪生服务层,支撑采煤机截割状态数字孪生、动态导航地图数字孪生、数字孪生强化学习环境和强化学习运动规划的服务功能;通过数字化手段将现实中的采煤机导航截割过程复制到数字孪生操作环境中,通过系统内各模块的调用实现数据的自适应融合、智能分析和最优规划。最后,在构建的数字孪生环境中比较深度Q网络−归一化优势函数(DQN−NAF)算法与深度确定性策略梯度(DDPG)算法在采煤机运动规划任务中的效果,结果表明DQN−NAF算法在解决采煤机数字孪生运动规划任务时展现出更优的效果和稳定性。

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。

采煤机截割部动力学特性分析

基于动力学分析基础理论,介绍一种适用于采煤机截割部动力学特性分析的仿真分析方法。此种方法需根据采煤机截割部基本结构构建仿真分析模型,借助有限元仿真技术实施采煤机截割部动力学特性分析和润滑对截割部动力学特性的影响分析。另外,为验证基于流-固耦合的采煤机截割部动力学特性分析方法的应用价值,根据工程应用分析对比分析成果,确认此动力学特性分析方法具有较强精准性。

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%。

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。

面向知识工程的采煤机截割部现代设计方法与系统

为实现采煤机截割部的智能设计,应用知识工程原理设计了采煤机截割部现代设计方案。研究了基于ε一致性准则粗糙集扩展模型的采煤机总体技术参数知识获取方法,为截割部设计奠定了推理基础。提出以面向对象表示方法为主、产生式规则和过程式表示方法为辅的混合知识表达模型,实现了采煤机截割部设计对象及其设计知识的集成。针对采煤机截割部设计过程,将实例推理、模型推理和规则推理3种知识推理技术结合,构建了符合设计思维的融合知识推理模型。在UG平台下开发了采煤机截割部现代设计系统,通过实例验证和企业应用证明该方法可行、有效。

含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性研究

为研究含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性,建立了考虑齿侧间隙的采煤机截割部齿轮系统动力学模型,并确立了模型中啮合刚度和阻尼的函数关系,运用变步长的Runge-Kuatt方法对动力学模型进行数值仿真,研究齿侧间隙对采煤机截割部传动系统各齿轮副啮合力的影响,结果表明:齿侧间隙增加了各齿轮副啮合力的变化量以及啮合频率倍频的幅值,齿侧间隙增大会增加啮合力的波动幅度会引起传动过程中的很大冲击力,加速齿面的磨损,同时齿侧间隙还会使齿轮由于过载而在齿轮中产生断齿。提高采煤机截割部齿轮传动系的稳定性与使用寿命,应降低其扭振程度与缩小齿侧间隙。本研究对齿轮传动系统的优化设计与研究提供理论基础。