截割参数对采煤机截齿受力影响研究

分析了采煤机截割实际情况,确定了截割半径、牵引速度、滚筒转速、煤层介质等截割影响参数;运用仿真和试验的方法研究了采煤机截齿在实际工况下作业时受力情况。仿真和试验结果表明:不同截割参数下,采煤机截齿截割力均呈现先增加后减小的趋势;不同截割参数下,截齿截割力峰值不同;采煤机截齿截割力试验值与仿真值基本一致,且最大相对误差为5%,试验验证仿真分析准确性,该研究为采煤机截齿受力特性的改善和疲劳寿命的提高提供借鉴。

采煤机截齿破坏分析及预防措施

分析表明,综采工作面采煤机截齿的破坏主要是由于不当的维护和检查、设计和制造质量差、截齿材料不合格和组成结构不合理、以及操作员的操作不当等原因造成的。为了预防采煤机截齿破坏,采取一些措施,如使用高质量的材料制作截齿、通过设计和制造方面的措施来防止截齿破坏、进行定期的视觉检查和测量截齿的磨损和变形、以及对操作员进行专业的培训等。

截齿安装角度对采煤机滚筒性能的影响及其优化

截齿安装角度是采煤机滚筒的重要结构参数,对滚筒的性能有重要影响。利用PFC有限元软件分析了安装角度分别为40°、42°、45°、47°和50°时滚筒的受力情况和截割比能耗。结果发现,当截齿安装角度分别为40°和45°时,滚筒受力分别达到最大和最小,且后者的标准差减少,表明截齿受力最稳定,其他安装角度时截齿受力稳定性稍差。根据截割比能耗的定义和有限元分析数据,计算了5种安装角度时的截割比能耗,其中截齿安装角度为45°时最小,结果为0.896 5,截齿安装角度确定为45°时最优。将优化的滚筒应用到采煤机工程实践中,经现场应用发现效果很好,使滚筒的故障率降低了20%,采煤机的工作效率提升了5.6%,创造了很好的经济效益,达到了预期效果,对于提升采煤机的综合性能具有一定的理论和现实意义。

热处理对HVOF WC-17Co涂层组织结构及耐磨性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在42Cr Mo钢表面制备了硬质WC-17Co耐磨涂层,分别在500,700,900,1 100℃保温1 h进行热处理,进而研究了热处理温度对涂层微观组织、相组成、硬度以及耐磨性能的影响。实验结果表明:随着热处理温度的升高,W2C相逐渐减少而非晶态的Co发生再结晶生成Co3W3C和Co6W6C;硬度呈现先升高后降低的趋势,700℃热处理后,WC硬质相增多,硬度最高;喷涂态WC-17Co涂层的耐磨性较差,900℃热处理后,析出的Co6W6C细小且弥散均匀分布,涂层的磨损量最小、耐磨性最好。

基于多传感特征信息融合的采煤机截齿失效诊断

针对采煤机截割头截割过程中截齿失效状态不易在线识别的难题,提出了一种基于多传感特征信息融合的采煤机截齿失效诊断方法。通过测试采煤机不同磨损程度状态的截齿在截割过程中的振动信号以及声发射信号,建立截齿损耗和失效的信号特征数据库,采用基于最小模糊隶属度优化模型的多传感信息融合方法诊断采煤机截齿的磨损及失效状态。实验结果表明诊断结果的准确率可达95%以上,证明采用此方法可实现对采煤机截齿磨损程度及失效状态的实时精确诊断。研究结果对及时发现和更换失效截齿、提高采煤机截割头的工作效率和使用寿命具有重要意义。

滚筒式采煤机截齿受力的模拟研究

为了探究采煤机滚筒上不同位置处截齿的受力情况,寻找截齿损坏的原因,基于煤岩截割理论,通过受力分析,给出了滚筒式采煤机截割纯煤和硬质包裹体时截齿的受力计算方法,并利用所开发的采煤机滚筒截割载荷模拟系统,求得了国产某种型号滚筒式采煤机端盘上和叶片上单个截齿、不同位置处截齿截割纯煤、叶片上单个截齿截割硬质包裹体时的受力情况,揭示了该采煤机滚筒上截齿的受力特征与变化规律,搞清了端盘外缘截齿损坏的根本原因。研究结果可为了解采煤机截割过程滚筒上各截齿的受力特征、改进滚筒的设计、提高截齿的使用寿命和滚筒乃至整个采煤机工作的可靠性提供理论依据。

基于小波包与SOM神经网络的截齿磨损状态识别

为实现采煤机截割过程中截齿磨损状态的实时在线监测,采用声发射传感器对不同磨损程度截齿截割时的声发射信号进行采集,采用小波包分析方法分析声发射信号不同频带能量的变化规律,建立能量值的样本空间,构建基于SOM神经网络的截齿磨损识别模型,实现对截齿不同磨损状态的在线监测。通过随机测试实验对截齿磨损状态识别模型进行验证,结果表明,基于小波包分析与SOM神经网络的截齿预测磨损状态识别模型识别精度较高,测试样本识别精度约95%。研究结果为准确识别截齿的磨损状态、提高采煤机的工作效率提供一种重要的技术手段。

采煤机镐形截齿疲劳寿命分析及优化

为了寻找采煤机镐形截齿合理的安装姿态,并分析和提高镐形截齿的疲劳寿命,以MG600采煤机滚筒为研究对象,利用UG建立4种不同切向安装角度截齿的MG600采煤机滚筒,通过LS-DY-NA对这4种采煤机滚筒截割煤壁的过程进行模拟,得出镐形截齿所受的截割阻力图,将所求得的截割阻力数据导入MATLAB中求出截割阻力均值,在UG/NASTRAN中将此截割阻力均值加载到不同切向安装角度的截齿上并分析其疲劳寿命。研究结果表明,切向安装角度为45°镐形截齿的疲劳寿命最长,且不易折断。

国内矿用镐形截齿的研究现状及趋势

分析了矿用镐形截齿的工况条件和失效形式,综合研究各种改进措施和技术手段,对进一步改进采煤机截齿的生产工艺,提高截齿的截割性能和使用寿命,降低煤炭企业生产成本具有重要意义。

采煤机镐形截齿受力分析及结构优化

对MG300/710-WD采煤机的镐形截齿进行了受力分析,并讨论了镐形截齿的破煤机理。在静力学分析的基础上,以镐形截齿齿尖的圆锥半角和圆孔半径为设计参数,以最大等效应力和质量为目标参数,对镐形截齿进行了优化设计,并得到了更为合理的镐形截齿结构。

基于载荷重构理论下采煤机截齿疲劳寿命分析

为研究采煤机截齿在实际工况下的疲劳寿命情况,采用解析延拓原理对实验测出的截齿三向力进行载荷重构,利用共轭梯度法对重构函数迭代求解。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机滚筒进行动力学分析,并将得到的重构载荷以时间序列形式加载到截齿上,将结果文件导入ncode中进行截齿和齿座的寿命预测,仿真结果表明:零件寿命最小区域出现在齿座和滚筒叶片的焊接处,说明滚筒截齿在截割煤岩的时候,齿座与叶片的焊接处所受的应力大,存在应力集中现象,焊接后应消除残余应力并作打磨处理。

滚筒式采煤机截齿排列参数化设计系统的研究

为解决采煤机滚筒截齿排列设计水平低、研发周期长、截割性能差等问题,给出了截齿排列方式及其参数确定方法.利用MATLAB GUIDE语言编程,开发了采煤机滚筒截齿排列参数化设计系统.该系统通过输入设计参数便可设计出滚筒的多种截齿排列方案,利用截割顺序图、切屑图以及滚筒载荷图可判断设计方案的合理性.通过实例,对常用三头螺旋滚筒的2种截齿排列方式进行模拟分析,结果显示:畸变1式截割性能优于畸变2式.研究表明,该系统可提高滚筒设计质量,设计方案直观,设计结果可定性、定量分析,为设计质量好、性能佳的采煤机滚筒奠定了基础.

采煤机截齿失效形式及对策探讨

为了提高煤炭开采效率及采煤机的使用寿命,分析了截齿的失效形式及原因,阐述了截齿失效造成的影响,针对截齿在不同地质条件下的选择、研发设计、制造工艺和使用进行了对策探讨,并提出了通过合理选择截齿类型及几何参数、优化截齿安装角及叶片螺旋升角、应用摩擦学理论、使用新型截齿材料、进行表面强化、加强工人操作规范等措施提高截齿的质量,为截齿的生产提供参考依据。

基于截槽非对称条件镐形截齿的截割力学模型

针对多齿重复截割、截槽非对称的实际截割条件,建立了非对称截槽的截割力学分析模型和数学模型,分析了截割深度与崩裂角的理论和实验关系,并提出了采煤机滚筒叶片截齿轴向倾斜布置的理论依据和倾斜角度的取值范围,为滚筒截割性能的分析,尤其对硬煤截割滚筒的截齿设计和截齿安装姿态参数诸如水平旋转角、切向安装角、轴向倾斜角的确定具有理论指导意义.

采煤机截齿动力学模型及其求解方法

通过对采煤机截齿截煤过程中的受力分析,建立了采煤机截齿的力学模型。在假设采煤机截齿为单自由度振动刚体的基础上,建立了采煤机截齿的动力学模型。同时,将采煤机截齿在截煤过程的振动假设为任意激励下的振动,并给出了任意激励下的采煤机截齿的运动方程及其求解方法。此研究为采煤机螺旋滚筒及整机的动力学分析及其设计奠定了基础。

等切削厚度的镐型齿旋转截割煤岩比能耗模型

为探明截割转速与牵引速度对比能耗影响的规律,根据旋转截割实验载荷谱,建立了截齿平面和旋转截割比能耗理论模型;采用离散统计算法,给出了旋转截割比能耗与截割转速的实验计算模型。结果表明:平面和旋转截割比能耗理论模型的数学描述具有一致性,切削厚度不变,旋转截割比能耗随截割转速同步增大,单位转速的截割比能耗递增率为0.73%。旋转截割比能耗理论计算的修正模型,反映出了与切削厚度、截割转速以及煤岩截割特性的关系,使截割比能耗的评价更接近实际和截割参数优化更为有效。

采煤机截齿的激光熔覆修复技术研究

采用激光熔覆修复技术对采煤机截齿端部涂覆一合金耐磨层,以提高采煤机截齿的硬度、耐磨性以及使用寿命,并与常用的获得截齿耐磨层的工艺方法进行对比。所得结论对截齿耐磨层技术的研究和煤矿装备加快实现节约型循环经济技术具有重要的指导意义和参考价值。

不同截割状态下镐型截齿侧向力的实验与理论模型

为建立不同截割状态下镐型截齿侧向力的数学模型,依据截割机理与力学原理分析截齿的截割工况及侧向力的力学特征,在不同的截割状态下,采取截割侧向力与碾挤压附加侧向力有条件叠加的方法,建立了侧向力数学模型;对不同倾斜角和切削厚度截齿侧向力的载荷谱进行频域频谱分析和时域分解,利用最小二乘法反求侧向力模型中的关联性系数,综合修正理论模型。结果表明:侧向力由截割和碾挤压附加侧向力构成,侧向力模型可以综合反映截齿参数、煤岩性质和工作参数的量化关系;实验验证了理论模型的本构关系和定量的准确性,侧向力高频载荷随机变化程度与倾斜角关联性小,低频载荷幅值的主要成分0 Hz稳态值与倾斜角成正比关系。该研究为解决工作机构轴向力平衡等问题,改善设备稳定性提供有效的分析方法和基础。

基于BP模型的截齿WC-Co涂层耐磨性预测研究

为提高采煤机械上截齿的耐磨性能,在42Cr Mo钢表面利用超音速火焰喷涂法制备WC-Co涂层。用BP神经网络模型进行WC-Co涂层的耐磨性能的预测,当采用3×8×1的模型结构时,实测结果与预测结果很接近,效果比较好。采用扫描电镜和摩擦磨损试验机进行磨损形貌和磨损性能分析。分析表明,WC-Co涂层的磨损是粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。当喷涂粉末丙烷流量32 L/min、喷涂距离290 mm和送粉率34 g/min时,WC-12Co涂层的磨损量较小;当喷涂粉末丙烷流量34 L/min、喷涂距离270 mm和送粉率36 g/min时,WC-17Co涂层的磨损量较小。

采煤机螺旋滚筒上截齿的运动状态分析

以MG2×160/730-WD采煤机的技术参数为基础,结合采煤机牵引速度、螺旋滚筒旋转速度以及摇臂摆动速度,给出了截齿运动状态的计算模型。利用ADAMS软件对截齿进行了运动学仿真,对运动学参数的优化有一定指导意义。