螺旋钻采煤机螺旋钻杆结构的设计分析

螺旋钻采煤机作为煤矿生产中的关键设备,在薄煤层或极薄煤层的开采中有着广阔的应用前景。螺旋叶片作为螺旋钻采煤机工作的主要部件,首先对煤块在钻式采煤机螺旋叶片的运动规律进行分析,并对螺旋叶片进行了强度校核,最后建立对螺旋钻采煤机钻杆轴联接套套筒的数学优化模型,对螺旋钻采煤机钻杆轴联接套进行优化设计。

新型螺旋钻采煤机的设计及试验

针对旧式螺旋钻采煤机工作过程存在机组体积庞大笨重、拆装钻杆难度大、效率低等问题,设计出一种适合400~500 mm厚极薄煤层开采的新型螺旋钻采煤机。采用四钻头结构,通过左右钻杆传递动力给前端传动齿轮箱,带动四个钻头同时钻进。该采煤机在试验过程中取得了良好的效果,提高了工作效率,降低了工人的劳动强度。

螺旋钻采煤机钻杆的结构参数优化设计

在对螺旋钻杆的输煤机理进行分析研究的基础上,选择螺旋钻杆输煤生产率作为优化设计的目标,以钻杆叶片内径、钻杆工作转速、叶片螺旋升角和导程为设计变量,同时考虑了块煤率、浮煤量和单位能耗等因素的影响,建立了数学模型。

基于有限元法的螺旋钻采煤机钻杆结构参数优化

为提高螺旋钻采煤机螺旋钻杆的强度和寿命,减轻钻杆重量,以螺旋钻采煤机的螺旋钻杆为研究对象,在满足强度要求的前提下,以钻杆重量最轻为优化目标,通过Pro/E建立实体优化模型,采用有限元法,在Ansys Workbench软件中进行有限元强度分析,通过观察应力云图,选择螺旋钻杆的壁厚、叶片厚度、高度和螺旋角为变量,对钻杆结构进行参数优化,结果表明,螺旋钻采煤机螺旋钻杆的强度得到了明显提高,应力减小了15.8%,重量减轻了6.4%,延长了钻杆的使用寿命。

无磁钢螺旋钻杆加工技术研究

针对无磁钢一次铣削加工成本高、加工困难的问题,提出了2种无磁钢铣削专用设备的布局方案,设计了一次铣削成形的无磁钢螺旋槽铣削专用铣刀盘,分析了可能影响铣削性能的因素并计算无磁钢铣削加工工艺参数。试验结果表明:与水平对开结构相比,铣刀盘沿螺旋线方向对开的结构布局可减少了刀具成本50%,综合效率提升了30.7%。

螺旋钻采煤机螺旋钻杆失稳条件研究

通过考虑动能和势能对螺旋钻杆屈曲的影响,运用能量法研究了螺旋钻杆最大转速与螺旋屈曲时临界轴向力间的关系,建立了螺旋钻杆和轴向临界力间的数学模型。研究表明:螺旋钻杆的失稳务件符合实际,对螺旋钻采煤机设计具有十分重要的指导意义。

改进粒子群算法的螺旋钻采煤机钻杆参数优化

针对螺旋钻采煤机输送生产率、煤块二次破碎率及能耗问题,根据螺旋钻采煤机输送机构参数,采用改进粒子群算法对螺旋钻采煤机多目标进行优化设计.通过优化得到:螺旋钻采煤机输送生产率提高了25.8%、二次破碎率降低了12.13%,能耗降低了4.97%.极大优化了螺旋钻采煤机输送机构导程、转速、螺旋升角、螺旋叶片厚度以及输送内径等参数,有效提高了螺旋钻采煤机的整机工作性能.

全液压螺旋钻采煤机钻杆联接装置设计研究

在现场调研的前提下,利用Pro/E软件建立了钻杆联接装置的虚拟样机,并进行了装置的运动学仿真。钻杆联接装置理论上解决钻杆连接困难的问题,以减少螺旋钻杆联接时间,提高钻机的煤炭开采效率。

钻式采煤机螺旋钻杆参数化设计研究

钻式采煤机主要是应用在较薄煤层开采中的一种开采设备,螺旋钻杆主要是钻式采煤机传递动力、运输煤炭的重要部件,因此螺旋钻杆的设计和使用性能会对整个钻式采煤机的工作性能产生重要的影响.要实现采煤机螺旋钻杆的合理参数化设计,需要对煤块颗粒和螺旋叶之间的动力学等关系进行分析,并合理分析参数化公式,结合参数化的设计方法,建立用户界面,从而实现螺旋钻杆的自动装配、干涉检查等,保证不同参数系列的模型,最终缩短设计的周期,并提高设计的效率,实现螺旋钻杆产品的系列化和科学化.

基于MOFWA算法的采煤机螺旋钻杆参数的多目标优化设计

为了提升钻式采煤机的采煤效率,选取了以螺旋钻杆的内径、螺旋外径升角、螺旋内径升角及螺距为变量,并依据实际生产需要,选取以螺旋钻杆的能耗最低和最大输煤生产率为优化目标,并将多目标烟花算法(MOFWA)应用到螺旋钻杆参数优化过程中。实验结果表明,在保证采煤机各项参数要求的基础上,钻式采煤机的输煤生产率提高了30.83%,能耗则降低了4.89%。总体上提高了采煤机的采煤效率,可为钻式采煤机螺旋钻杆的参数设计提供依据。

钻式采煤机螺旋钻杆参数化设计

钻式采煤机是一种用于薄与极薄煤层的开采设备,螺旋钻杆是钻式采煤机传递动力、输送煤炭的重要部件,其设计强度和使用性能是影响钻式采煤机工作性能的主要因素。为了实现钻式采煤机螺旋钻杆的参数化设计,在分析煤块颗粒与螺旋叶片之间动力学关系的基础上,得到螺旋钻杆主要参数及设计公式,并结合参数化设计方法,利用DriveWorks Solo软件编写设计程序,建立用户界面以实现螺旋钻杆的自动装配、干涉检查以及间隙验证,最终得到不同参数系列的螺旋钻杆三维模型。对螺旋钻杆进行参数化设计缩短了设计周期,提高了设计效率,有利于实现螺旋钻杆产品系列化。

螺旋钻采煤机钻头截齿载荷特性研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头上镐型截齿的载荷特性,进而为钻头的设计提供参考依据,采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA建立了单齿钻进截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了钻进工况下截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:钻头上截齿的截割工况为半封闭式切削,截齿会承受极大的进给阻力;截齿截割阻力随截割角的增大以二次函数形式减小,随倾斜角的增大以指数函数形式呈现先稳定后急剧增大的趋势;截齿进给阻力与截割角成指数函数关系,与倾斜角成线性关系,随截割角和倾斜角的增大而减小;在避免齿体与煤体干涉条件下,截齿宜选用较大的截割角度;为使钻头截齿拥有良好的截割性能和钻进性能,截齿倾斜角不宜超过30°。

基于人工鱼群算法的螺旋钻采煤机二次破碎率最低的参数优化设计

为了减小螺旋钻采煤机二次破碎率,选择螺旋输送机构的内径、螺旋叶片导程、螺旋叶片升角以及螺旋叶片厚度为设计参数,以螺旋输送机构二次破碎率最低为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送机构外径不变、且保证结构强度与刚度要求和不堵塞等条件下,螺旋钻采煤机的二次破碎率减少了11.56%,煤流循环系数降低了3.65%。

基于GAAA算法的螺旋钻采煤机输送机构参数的优化

为改善螺旋钻采煤机的输送性能,提高其输送效率,以螺旋输送机构的内径、螺距、螺旋升角、中心杆的强度以及转速为设计变量,选择输送机构的输煤生产率最大和能耗最低作为优化目标,采用遗传算法和蚂蚁算法的混合算法(GAAA算法)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送机构外径和螺旋叶片厚度保持不变的情况下,在保证结构强度与刚度要求和不发生堵塞等条件下,螺旋钻采煤机的输煤生产率提高了23.17%,输送效率提高了12.93%。

螺旋钻采煤机承压输送数学模型及仿真研究

通过对螺旋钻采煤机煤颗粒运动及受力分析,利用CFD软件建立螺旋钻采煤机承压输送数学模型,并研究承压输送机压差、介质流变参数、几何结构参数对输送效率的影响规律。研究结果表明:进出口压差决定煤颗粒的驱动方式,输送效率随进出口压差增加而增加;不同进出口压差下输送效率随螺距与内径这比增加而增加,扭矩随螺距与内径这比增加而减少。

螺旋钻采煤机输送机构的振动频率

研究螺旋钻采煤机输送机构的振动特性,通过假设与简化建立了输送机构的振动模型,根据机械振动学原理建立输送机构固有频率和振型的数学模型,运用MATLAB软件求其前五阶的振型,获得了各阶固有振型的变化规律,分析了输送机构的结构参数和运动参数对固有振动频率的影响。结果表明:输送机构的振动频率随其长度、内径、螺旋升角和转速的增加而减小,随叶片厚度和外径的增加而增大。此研究为合理设计螺旋输送机构的结构参数、运动参数和降低输送机构及其整机的振动提供了参考。

螺旋钻采煤机钻具定向控制技术的研究

分析了钻具在钻进过程中跑偏的影响因素,通过受压钻杆力学模型的建立,说明稳定器的安装距离对钻杆的弯曲变形有较大影响,同时,可以通过模型确定稳定器的安装位置,实现钻具定向钻进的控制,并对钻杆连接器及稳定器进行了结构设计。

ML180Y全液压螺旋钻采煤机液压系统设计

介绍新型的薄煤层采煤机械ML180Y全液压螺旋钻采煤机及该机的液压系统工作原理。

螺旋钻采煤机输送机构振动频率的计算与分析

为了研究螺旋钻采煤机输送机构工作过程的振动,根据Lyapunov理论建立了用欧拉角描述的振动动力学方程,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的参数化有限元仿真模型,利用两种方法对某型螺旋钻采煤机输送机构的振动频率进行了计算和仿真,得到了输送机构前五阶的振动频率和最大振幅等效云图。其中通过ANSYS振动分析显示:横向共振发生在X和Z方向,最大共振振幅分别发生在500、100 Hz处,纵向共振发生在Y向,最大共振振幅发生在500 Hz处,其中X方向振幅最大,Z向振幅最小;应力云图显示,输送机构的底部应力较小,顶部应力较大,主轴与螺旋叶片交接处的应力最大,磨损及变形严重。研究表明:Lyapunov理论模型思路清晰,计算简便,而ANSYS模型使用灵活方便、求得结果直观明显,但计算精度与单元类型的选取、网格划分精度和振动提取方法有关。两种方法求得结果的最大误差为9.9%,能够反映其振动情况。