叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术

常规采煤机调速截割控制多采用直接转矩控制技术,该方法易受到煤层应力集中系数的影响,导致控制后的截割比能耗较大,控制效果不佳。为此,提出叠加扰动下的薄煤层采煤机自主调速截割控制技术。根据薄煤层力学模型,分析采煤机滚筒在叠加扰动下的受力情况,并参照煤层的临界宽度计算煤层的应力集中系数,结合截齿修正函数对煤层截割阻抗进行识别,分析采煤机的截割运动参数,并对其进行优化。采用模糊控制原理,设计调速截割控制策略,通过调整截割阻力范围实现对采煤机调速截割控制。以实际采煤矿区为例,运用所提方法对实验采煤机进行自主调速截割控制。结果表明,设计的方法能够良好地控制采煤机的牵引速度,得到的截割比能耗较低。

急倾斜采煤机牵引系统研究

对满足采高1.2~2.0 m、适应最大倾角68°的急倾斜薄煤层采煤机牵引传动系统关键技术进行研究。分别研究了紧凑型大扭矩牵引传动系统总体技术、急倾斜高可靠性行走系统、重载调速和负荷平衡技术三方面关键内容,可有效提高急倾斜薄煤层采煤机的牵引爬坡能力和控制可靠性。该研究成果已在四川达竹集团、川煤集团等国内大型煤炭生产企业推广应用,极大促进了急倾斜采煤机技术的进步和煤矿生产效率的提高,为复杂地质条件下急倾斜薄煤层的安全开采提供了装备技术保障,推广应用前景十分广阔。

中薄煤层采煤机技术发展与应用

针对近年来中薄煤层高产高效开采的快速发展现状,总结了在中厚偏薄硬质煤层、复杂工况较薄煤层和0.9 m采高极薄煤层开采中应用的几款典型采煤机特点;分析了在中薄煤层采煤机中推广应用的摇臂硬岩截割、高可靠牵引行走和高效智能控制等关键技术;展望了中薄煤层采煤机的技术发展方向;对煤矿井下工作面采煤机设备选型和采煤机技术研发方向提供一定的参考。

薄煤层采煤机摇臂行星传动齿轮齿面接触应力分析

以薄煤层采煤机摇臂系统中NGW型行星传动齿轮为例,分析啮合传动过程,建立无量纲归一化啮合曲线坐标,分别基于赫兹接触理论和Ansys有限元软件,对齿面平均接触应力进行数值计算和仿真分析,得到了平均接触应力沿啮合坐标的分布规律和有限元应力云图,交互验证了赫兹接触理论和有限元仿真在求解该类问题上的正确性和可行性。同时也证明三维模型建模的准确性,为后续的强度校核、传动优化设计奠定基础。

薄煤层采煤机大截深开采技术研究与应用

针对部分薄煤层工作面通过增大滚筒截深来提高开采效率和减少工人劳动强度的需求,建立了折算单刀开采效率计算模型,对开采效率提高影响较大的装煤效果和牵引速度深入研究分析,并提供两个具有代表性的应用案例。本文研究为矿方研究其通过增大截深提高开采效率的可行性提供分析思路,同时也对薄煤层大截深开采技术的发展有一定的指导意义。

适应复杂地质大功率薄煤层采煤机研制

研制了MG550/1270-WD型大功率薄煤层智能化采煤机,旨在解决目前薄煤层采煤机普遍存在的产能不足、截割能力偏低、智能化程度不够完善和对复杂地质的适应性差的问题,实现对薄煤层,特别是对复杂地质薄煤层的高效智能化开采,满足市场对薄煤层采煤机高产、高效和高可靠性的需求。

中厚偏薄复杂煤层高效开采采煤机研制

针对中厚偏薄复杂煤层高效开采的迫切需求,分析了国、内外同类采煤机的现状,确定了采煤机总体结构形式及主要技术参数,研制了适应最低采高1.7 m中厚偏薄复杂煤层高效开采的MG650/1590-WD2型采煤机,并介绍了采煤机摇臂壳体、紧凑型行走系统、集中加油与集中注脂系统等关键技术以及采煤机现场应用情况。工业性试验结果表明,该采煤机整体运行稳定,实现了安全高效开采,为中厚偏薄复杂煤层矿井建设提供了重要的技术保障。

薄煤层采煤机摇臂行星传动齿轮优化设计

针对薄煤层采煤机摇臂行星传动齿轮优化设计问题,以优化设计理论为基础,以渐开线圆柱齿轮设计原则、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、行星传动齿轮配齿要求等为约束条件,以行星传动齿轮体积最小为优化设计目标。从具体问题抽象出5个变量,7类边界约束条件和3个关联条件组成的复杂数学模型,分别运用fmincon非线性规划方法和遗传算法,在MATLAB软件上实现问题求解。结果表明,非线性规划和遗传算法两种优化方法都能够达到减小行星减速器体积,提高功率密度的设计目标;遗传算法相比非线性规划方法在寻找全局最优解方面,更有优势。

薄煤层采煤机牵引块双齿轮链轮结构优化设计

为解决采煤机因链轮结构磨损而影响其使用效果和寿命的问题,针对薄煤层采煤机牵引块双齿轮链轮结构展开优化设计。利用CATIA软件构建薄煤层采煤机三维模型,并通过数字化装配与干涉检查将链轮结构优化为整体化结构,变单链轮直接驱动为双链轮间接驱动;利用正交优化设计方法优化参数;将材料成分配方优化为18Cr2Ni4W(高强度中合金渗碳钢)。验证结果表明:优化后,在不同载荷与不同转速条件下,链轮结构磨损失重值均有所降低,可有效提高采煤机使用效果和寿命。

适应保护层开采的薄煤层采煤机研制与应用

分析了现有可用于保护层开采的薄煤层采煤机现状,研制了一种适应保护层开采的薄煤层采煤机,详细介绍了该采煤机的整机结构布局、高可靠性截割部、牵引行走系统和电控系统抗振性能。现场应用取得了很大成功。

采高1 m的薄煤层大功率采煤机研制

在分析了国内外现有1 m采高薄煤层采煤机的基础上,研制了一种适用于采高1 m的薄煤层大功率采煤机,详细介绍了该采煤机的主要技术参数、关键技术和使用情况,该采煤机成功解决了1 m薄煤层工作面的高效开采问题。

神东高效薄煤层采煤机关键技术研究与应用

针对神东矿区薄煤层高效开采的需求,设计开发一种新型大功率薄煤层采煤机。通过对采煤机滚筒转速、截割功率与牵引功率匹配性研究,得出整机最佳功率匹配组合;对摇臂传动系统深入研究,提出一种直齿齿面修形方法,提高了高速端齿轮的啮合性能;对行星架的可靠性研究,实现了行星减速机构的小体积高传动比稳定传动;对行走系统进行分析,提高了高速复杂工况下行走系统的可靠性。研究结果已成功应用于新型薄煤层采煤机,可满足神东矿区1.3 m坚硬煤层年产250万t以上的生产需求,同时可为今后薄煤层采煤机的设计提供参考。

采煤机辅助滑靴的设计与应用

针对薄煤层采煤机的机身宽、重心往煤壁侧偏移的问题,设计了可调节辅助支撑滑靴装置,通过辅助支撑滑靴调整采煤机行走姿态及俯仰采状态、使得采煤机行走顺畅、同时也提高了行走轮与导向滑靴使用年限,从而提升薄煤层采煤机开机率,降低用户的使用成本,增加煤矿生产效益的目的。

薄煤层综合机械化采煤技术的相关研究与讨论

随着煤炭资源的需求量不断增加,薄煤层开采成为当前煤炭行业发展的重点。为促进新型综合机械化采煤技术在薄煤层中的应用,实现煤炭产业的高速、高质量稳定发展,提升煤矿企业市场核心竞争力和经济效能,首先分析了中国煤炭资源的开采现状和薄煤层综合机械化采煤技术难题,进而从薄煤层综合机械化采煤的主要设备入手,即采煤设备、支护设备、输送设备等,阐述了薄煤层开采在运用综合机械化采煤技术时的运行机理,并指出在薄煤层开采中应用综合机械化采煤技术所具有的优势,即不仅能够提升煤矿开采的工作质量及工作效率,还能够进一步控制煤矿生产安全风险,提升煤矿安全生产指数,降低整体生产工作强度,为薄煤层开采的发展提供强大的推动力。

薄煤层综采工作面智能化控制技术应用

针对寺河二号井薄煤层工作面开采效率低下、设备故障率高等诸多问题,在充分调研薄煤层赋存条件与现有采煤装备基础上,进行薄煤层综采工作面智能化开采关键技术研发,实现采煤机记忆截割、液压支架红外定位、液压支架多方位信号采集与多网融合功能。

截齿排列方式对薄煤层采煤机载荷的影响

根据采煤机破煤理论的单齿受力模型,应用Matlab软件编制计算机程序来模拟薄煤层采煤机滚筒的瞬时负载,得到滚筒随时间变化的载荷谱。并利用此程序对薄煤层典型的4种工况,分别使用4种不同截齿排列方式的滚筒进行了模拟截割,通过分析比较4种排列方式在不同工况下的载荷谱,得出了各截齿排列方式适用的工况范围,为薄煤层采煤机滚筒的设计与选用提供了更为可靠的理论依据。研究结果表明:在一般工况下,为了提高块煤率,推荐采用混合1式和棋盘式的截齿排列方式;在工况恶劣、冲击较大时,推荐采用小截距排列的混合2式截齿排列方式,避免采用棋盘式的排列方式;在含有断层较多,不可避免的要大量截割顶底板岩石时,推荐采用顺序式截齿排列方式。

薄煤层滚筒式采煤机发展现状及关键技术

我国薄煤层资源丰富,随着厚与中厚煤层资源的不断开采,薄煤层开采成为必然选择。滚筒式采煤机因具有适应性强、性能稳定等优点,在薄煤层采煤中应用最为广泛。介绍了薄煤层滚筒式采煤机的发展现状,简要分析了国内外各主要厂家薄及较薄煤层采煤机机型的优缺点,指出矮机身大功率成为薄煤层采煤机的主要发展方向。给出了随着功率的不断加大,薄煤层采煤机在开发过程中所面临的关键技术问题,包括整机布置方式、高功率密度摇臂设计、高速高可靠牵引行走系统研究、紧凑型电控系统设计、装煤效果问题及拖缆问题,并分别给出了解决思路或建议。

基于滚筒采煤机薄煤层自动化开采技术

针对滚筒采煤机截割效率高、破煤岩能力强、适应性能好的特点，研究开发了基于滚筒采煤机自动化综采成套装备，为解决装机功率与设备配套尺寸难题，采用紧凑型扁平链和极薄煤层刮板输送机铸焊结构中部槽，采煤机截割电动机并行布置，截割电动机与牵引电动机纵横向布置以及板式顶梁、平衡千斤顶叠位布置的液压支架新结构，最大限度降低机面高度，满足薄煤层综机设备配套要求。采用综采工作面集中控制系统，远程监控操作，自动完成双向割煤，实现薄煤层工作面自动化开采。基于滚筒采煤机自动化综采成套装备在峰峰薛村矿0．6～1．3m薄煤层应用后，实现了巷道集中控制，工作面内无人自动化生产，月产量11．8万t，年产量100万t，实现了薄煤层安全高效开采。

采煤机扭矩轴设计

基于有限元分析软件ANSYS和大型数学计算软件MATLAB对某煤机公司设计的薄煤层采煤机扭矩轴进行可靠性分析,获取不同深度的U型卸荷槽、不同开口角度的V型卸荷槽扭矩轴的应力变化规律;拟合出扭矩轴最大应力-时间变化曲线,并优化出扭矩轴卸荷槽的结构尺寸,同时结合由机械系统运动学和动力学自动分析软件ADAMS,仿真生成的扭矩轴所受峰值时刻的动载荷,验证改进后扭矩轴的可靠性和合理性。

薄煤层采煤机滚筒装煤效率的研究

针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率低的问题,采用离散元仿真方法对滚筒装煤过程进行研究。在UG中建立滚筒模型,利用颗粒流离散元软件PFC3D,建立模拟煤壁模型,将滚筒模型导入,形成滚筒、煤壁的组合仿真模型。通过顺转和逆转装煤对比实验,得出滚筒逆转装煤效率比滚筒顺转装煤效率高9.3%左右。通过正交实验,得到了叶片螺旋升角、滚筒转速、牵引速度三因素对滚筒装煤效率影响的显著性和最佳取值。仿真研究结果对薄煤层采煤机滚筒的设计具有一定的指导意义。