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。

斜切工况下采煤机截割部离散元及动力学仿真分析

为精准掌握采煤机截割部在斜切工况下的动力学特性,以MG2×55/250-BW型采煤机为研究对象,基于PRO/E软件建立全煤壁、含矸煤壁以及截割部的三维模型;基于EDEM软件对全煤壁和含矸煤壁截割工况下截割部载荷的分布情况进行对比分析;基于ADAMS软件对不同牵引速度下对应行星架和摇臂壳体的应力状态进行对比分析,该研究可为后续采煤机截割部的结构改进提供理论指导。

斜切工况下采煤机截割机构及行走机构的动力学研究

首先建立了采煤机斜切截煤运动数学模型,围绕斜切工况下采煤机截割机构及行走机构的受力特性进行了研究,对采煤机斜切工况下的行走轨迹,以及作用在截割机构上的力与作用在行走机构上的受力变化进行了仿真分析,以期优化采煤机截割机构和行走机构的结构,提升其工作稳定性和工作效率。

斜切工况下刮板输送机销排载荷分析

根据对滚筒的受力分析,推导出滚筒在截割过程中所受三向力方程组,结合MATLAB编程,计算得到斜切工况下前后滚筒载荷随滚筒旋转角度变化曲线;以采煤机整机为研究对象,列出整机受力方程组,建立了数学计算模型;基于MATLAB编程,结合斜切工况下前后滚筒载荷变化曲线获得了在斜切工况下前后滑靴载荷变化曲线,由滑靴与销排的接触关系和力的作用是相互的原理,得到斜切工况下作用在销排载荷曲线,并通过ANSYS Workbench仿真分析,获得了刮板输送机销排的应力分布和变形情况。为今后刮板输送机销排的设计及损坏原因分析提供参考。

采煤机斜切进刀工况下截割阻力特性研究

针对现有比例算法与功率算法等在计算采煤机斜切进刀工况下截割阻力的不足,从截齿截入煤壁深度入手,分析了截齿参与截割的判断条件,推导了截齿切削厚度、截割阻力的理论计算方法,并利用MATLAB进行了模拟;设计了截割阻力的试验测试方案,进行了试验研究;对比分析了理论模拟与试验结果,两者在周期性、变化趋势、数值特性等方面基本一致,验证了理论分析的正确性和试验的可行性;依据对边界位置关键截齿的分析,确定了斜切进刀工况下采煤机危险截割位置为S=1.25×10~4~1.31×10~4mm。能为分析斜切进刀工况下采煤机滚筒载荷的变化情况,改善采煤机实际操作、预测事故发生等提供理论和试验依据。

刮板输送机中部槽参数优化研究

为了解决刮板输送机中部槽在矿井工作中易出现磨损等问题,利用数值模拟软件对直线工况及斜切三个时间下的等效应力云图进行分析,发现中部槽的哑铃窝处及铲煤板肋板根部位置会出现应力集中。通过对肋板倒角、哑铃窝弧形半径、铲板厚度、肋板厚度进行优化,应力集中区域的最大应力为211.2 MPa,质量从优化前的726.71 kg降低至722.47 kg,降低了0.5%,最大变形量降低了4.8%,优化设计较成功,为矿井刮板输送机优化提供一定的依据。