不停丝工况下的自动化铲板设计

针对纺丝箱内可进行铲板操作的空间有限且狭小的问题,提出铲板和排丝功能一体化的自动化铲板系统设计。应用滑环设计实现了排丝组件中居中旋转的吸丝漏斗和静止延伸的排丝管道的结构连接,从而保障排丝顺畅;将杠杆原理和弹簧串并联作用相结合,开展了铲板组件的缓冲结构设计,以实现悬臂偏置的铲刀和喷丝板面的有效贴合和刮铲,并应用ANSYS分析验证了该缓冲设计可保证刀刃与喷丝板面的接触力分布均匀;为避免铲刀抵触喷丝板面时的刚性冲击,对铲板组件的对刀运动进行力学建模,并计算得到铲板组件缓冲结构的具体参数设计值。最后开发不停丝工况下的自动化铲板模拟试验台,通过实验验证了自动化铲板系统的铲板和排丝功能一体化的结构设计的正确性和有效性。

不停丝自动化铲板系统的集排丝技术研究

为消除不停丝自动化铲板时废丝收集排出作业对铲板清洁效果的不良影响,提出了正压吹气和负压抽气相衔接的气流集排丝方法,开展了基于螺旋气流场设计的集排丝技术研究。首先提出了集丝装置静止居中放置、铲板组件偏置做连续旋转的不停丝自动化铲板系统的结构设计方案,设计了外壁面布置有螺旋吹气管路的倒漏斗状集丝装置。然后应用Fluent流体仿真的稳态和瞬态分析技术开展集排丝系统的流场分析和具体参数设计:以在漏斗内部形成螺旋内聚的气流场为目标,设计吹气管路的导气孔数量为6、倾角为40°;以喷丝板面温降小于18℃、温度峰峰差值小于3℃为目标,初步确定吹气流速为15~25 m/s;以末端负压抽气辅助正压吹气产生螺旋内聚向下的气流流动为目标,确定了吹气流速为15 m/s、末端负压为-85 Pa。最后通过实验装置的模拟,实现了纺丝向内聚拢并交织缠绕后被收集排出,从而验证了集丝装置结构设计和气流参数设计的可行性和正确性。

喷丝板自动化铲板的刮铲工艺参数设计与优化

针对喷丝板自动化铲板缺乏合理工艺指导的问题,研究铲板的工艺参数对刮铲效果和铲刀磨损程度的影响,并对主要工艺参数刮铲力和刮铲圈数进行优化设计。用喷丝板表面污染指数表征刮铲效果,建立铲刀磨损宽度与铲板工艺参数的数学关系式,定性分析铲刀磨损对刮铲效果的影响;通过多组自动化铲板试验拟合得到污染指数与刮铲力及刮铲圈数的数学关系式,将污染指数取值0.04%确定为刮铲效果的评价指标;在保证良好刮铲效果和较大修磨周期的前提下,以总刮铲次数为目标进行参数优化,利用MATLAB软件求得铲刀单次刮铲作业的局部最优参数(刮铲力为43.7 N、刮铲圈数为5),此时最大刮铲次数为440次。研究可为自动化铲板系统的工艺参数设定提供参考。

掘进机铲板部的多元化探讨

介绍了不同掘进机上使用的铲板部,对铲板部做出了不同分类的介绍。对尺寸分类的铲板部做出了详细说明,针对其优点做出了分析解释,对应适合的巷道尺寸同时做出说明。对智能化、自动化掘进机适用的铲板做出了介绍及分析。再通过铲板的设计分析,确定控制集中点及注意事项以及焊接主要探伤位置,为设计工作提供意见,为掘进机使用者选择铲板部提供多元化、多角度的帮助。

超大采高铲板支架搬运车侧向失稳原因分析及改进

针对航天重工研制的130 t铲板支架搬运车在空载状态左转向45°时,发生右前轮翘起现象,项目组综合考虑交付时间和整车性能要求,通过在前端增加配重前铲叉空心区域加配重,使得整车质心向前移动,增加前车架的稳定性,同时根据井下煤矿弯道要求,在CAD软件中对整车弯道通过性进行模拟,得到整车通过弯道的最小转向角度为31°,最终决定在前车架增加限位块的方法将整车最大转向角度限制到40°,并对优化后的结构根据技术要求进行纵向稳定性和侧向稳定性复核,得到整车满足使用条件。优化后的整车实物进行跑车试验,进行各工况模拟,行驶稳定。

40 t铲板式支架搬运车全液压制动系统应用研究

根据40 t铲板式支架搬运车的传动方式与整机参数,完成了采用脚踏制动阀与继动阀组合控制的全液压制动系统设计与配置。对制动系统关键元部件继动阀的工作状态和制动过程进行了分析。通过将液压系统与传动系统和气路系统进行相关功能闭锁,满足了整机制动工况需求。结合整机在装配调试与使用中的问题,对全液压制动系统的充液回路和制动回路故障进行了分析与处理。

矮机身掘进机铲板部的设计

通过对矮机身掘进机市场需求及工况的分析,得出矮机身大功率掘进机设计成功的关键在于铲板部的设计。通过现场使用经验和功能分析的方法,得出了铲板部各个部位关键参数的确定因素及经验值,为铲板部的设计提供了一种思路和依据,提高了铲板部的设计效率。

基于仿真优化的掘进机铲板综合性能研究

提出一种改进遗传算法,即在传统遗传算法中融入非均匀变异算子和小生境运算,可使解有效地朝着最优化运行,且更好地保持解的多样性和较高的收敛速度,并且将铲板宽度、铲板倾角及围板厚度作为设计变量,对铲板的铲掘力、装载能力进行多目标优化设计。优化结果表明:优化后铲板宽度降低1.33%,铲板倾角降低9.47%,而铲板围板厚度增加10.4%,这将对掘进机整机稳定性和铲板强度有显著效果;铲板铲掘力提高4.72%,铲板装载能力提高5.12%,改善了掘进机装载机构的综合性能,符合眼下掘进机铲板设计的趋势。同时,在Pro/E,ADAMS,ANSYS协同仿真环境下了优化后铲板的可靠性。

薄煤层铲板车轮辋开裂分析与优化

轮胎作为承载整车的关键部件,不仅可以传递驱动力和制动力,还可以吸收和缓和车辆行驶时所受的部分冲击和振动,还能保证整车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。而轮辋则是安装和支撑轮胎的部件,一旦轮辋开裂,会导致轮胎漏气,致使轮胎软蹋,造成较严重的安全事故。以矿区薄煤层铲板车轮辋开裂为研究对象,采用Abaqus有限元分析软件对轮辋的应力分布情况进行分析,同时对轮辋开裂区域结构进行宏观金相实验。结果表明,轮辋焊缝中存在焊缝缺陷,使得轮辋结构承载能力降低,在外载荷作用下发生焊缝开裂,据此从工艺和结构进行优化改进,通过仿真分析及整车运行,得到优化后的结构能经受住各种恶劣工况考验,以验证改善措施的有效性。

EBH-120掘进机铲板有限元分析

针对EBH-120掘进机铲板的3种典型工况,以铲板设计参数为依据,采用Cosmos对铲板进行了有限元分析,得出其在不同工况下的应力和变形云图,结果表明,铲板在工作过程中应力分布不均,存在应力集中现象,最大应力集中在与机架、油缸联接的销孔座处,最大变形发生在铲板的前沿处,提出应采取增加销轴及销孔座尺寸、增加过渡圆角等措施,降低销孔座应力集中处的应力值,为该机的改进设计提供了指导,也可为类似设计提供参考。

相近刃缘条件下不同铲板结构的切削阻力研究

针对减小平面铲板切削倾角和加装水平铲刀2种方式,对平面铲板结构进行改进,并将2种方式得到的铲板分别视为简单铲板和复杂铲板。引入不同铲板结构刃缘相近的概念,使设计的3组简单铲板和复杂铲板具有相近刃缘前移距离,且平均前移距离分别为56.8,114.6和187.8 mm。以级配土为切削对象,采用自行设计的切削装置对3组铲板分别在30,60和90 mm这3种不同切削深度下进行土壤切削阻力对比试验。研究结果表明:有4组试验的简单铲板结构切削阻力小于复杂铲板结构的切削阻力,另有4组试验的2种铲板结构切削阻力基本接近,仅有1组试验的简单铲板结构切削阻力相对偏大。因此,在铲板切削刃缘相近的条件下,对于只考虑切削阻力的土壤切削过程,采用简单铲板结构代替复杂铲板结构是工程实际中有效可行的办法。

自动化铲板的对刀运动分析及其参数设计

为实现自动化铲板过程中铲刀快速接近并压紧在喷丝板面而不损伤铲刀或者喷丝板面,需对对刀运动进行运动参数规划。通过分析自动化铲板运动过程,描述对刀运动的4个阶段连续运动,提出对刀运动的梯形速度控制曲线设计方案;应用Hertz接触理论建立铲刀和喷丝板面的接触力学模型,对铲刀和喷丝板面的受损难易程度进行定性分析,确定以不损伤铲刀刀刃为对刀运动参数设计的依据;通过接触碰撞分析建立铲刀与喷丝板面之间的碰撞力、碰撞变形、碰撞时间与碰撞速度之间的数学关系式。最后以曲率半径为0.2 mm的铲刀刀刃(最大损伤变形0.1 mm)为例,应用MatLab计算得到对刀运动的最大允许碰撞速度和碰撞力,完成对刀运动的参数设计,为铲板组件缓冲结构的详细设计提供参考。

基于平面铲板结构改进的土壤切削阻力试验研究

通过分析平面铲板对土壤切削的理论模型,研究平面铲板在90°切削倾角下对土壤的切削过程;为减小该切削倾角下的切削阻力,对平面铲板进行结构改进,在其刃缘加装6种不同长度的水平铲刀;以平面铲板和结构改进的L型铲板为切削工具,以级配土为试验对象,采用自行研制的拉拽式土壤切削试验装置进行土壤切削试验研究;通过对比分析发现,对铲板进行结构改进后,由于水平铲刀对土壤的剪切作用,使切削过程中的切削阻力显著减小;水平铲刀长度在不同切削深度下存在一个最优值,但切削深度较小时该值并不明显;最后,根据试验结果,对不同切削深度下水平铲刀的长度进行优选;采用优选值代替最优值,拟合出了水平铲刀长度随切削深度的变化曲线,并对加装水平铲刀导致切削阻力减小的内在机理进行分析。

铲板槽帮铸件缩孔与变形问题的研究

采用数值模拟方法预测了刮板输送机铲板槽帮铸件的缩孔位置和在侧板底部产生的凸起变形,通过凝固温度场和温度梯度分析了铸件变形原因。研究表明,当温度场在同一水平位置上相当、温度梯度较小时,铸件的变形量最小。并根据变形机理及铸件结构对铲板槽帮铸件的原铸造工艺进行了改进,改进了浇注系统、冒口和冷铁工艺,按改进后的工艺生产出来的铲板槽帮铸件达到了技术要求。

基于分步多目标优化方法的掘进机铲板参数优化

针对传统及现有一些多目标优化方法在处理实际工程优化问题时需要很强的先验认识、质量差、脆弱等不足,提出了一种与基值欧式距离最小为准则的改进粒子群算法与灰色决策相结合的分步多目标优化方法;并将该方法应用于掘进机铲板参数多目标优化,对优化前后铲板推进煤岩进行了仿真分析和对比,取得了良好的优化效果,验证了该方法的可行性,为工程实际中处理多目标优化问题提供了便利与借鉴。

基于有限元的连采机铲板优化设计

针对某型号连采机的铲板部,应用有限元分析技术,对其结构进行优化设计,从得到的应力和变形云图中可以快速直观地找到结构设计中的薄弱部位,从而有针对性的进行结构改进,改进前后的铲板部最大应力由265 MPa降为163 MPa。研究结果能对铲板的结构优化提供参考,进而提高整机的性能。

WC25EJ型铲板式支架搬运车的研制及应用

分析了目前国内外铲板式支架搬运车的技术发展现状,详细介绍了国内自主研发的WC25EJ型铲板式支架搬运车的原理、结构、关键技术,及其市场推广情况,为国内外煤矿企业的选型应用提供参考。

新型防截割臂碰撞铲板装置

依据悬臂式掘进机的结构特征,分析了悬臂式掘进机在机构设计中出现的机械干涉问题,简略分析了无干涉设计的弊端和防碰撞设计方法的必要性。在此基础上提出了一种新的防碰撞系统方法。

基于缓冲对刀策略的自动化铲板组件设计

针对目前化纤纺丝生产中对喷丝板进行自动化铲板的需求,首先,提出一种自动铲板方法并设计了具有串并联弹簧缓冲对刀结构的铲板组件;然后,通过规划铲刀组件的对刀运动参数,建立组件的动力学模型,确定缓冲弹簧的刚度系数;同时对铲刀组件的对刀运动进行Adams仿真,验证运动参数设计和串并联弹簧缓冲对刀结构设计的正确性;最后,搭建了自动化铲板实验平台,开展对刀阶段的接触力测量实验。研究结果表明,实际对刀时的受力趋势与仿真结果一致,铲板组件可有效清洁喷丝板面,且随着铲刀接触力的增大铲板效果越明显,该研究为进一步开展自动化铲板系统的设计提供了技术参考。

涤纶长丝生产中铲板周期的优化探讨

通过对熔体放流时间和断头次数的比较来确定适宜的铲板周期。铲板周期的优化,有利于改善涤纶长丝的生产状况,降低熔体消耗,提高产品的满卷率和等级品率。