刨煤机牵引块疲劳寿命分析与优化设计

作为刨煤机关键零件的牵引块,其性能对刨煤机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以刨刀和牵引块为模态中性文件的刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于"刨煤机设计计算系统软件"获得的刨刀和刨链的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了牵引块的应力与应变云图;基于ADAMS的仿真结果,利用NSOFT软件对牵引块进行疲劳寿命分析,并对疲劳寿命较低的12个区域进行优化设计,使牵引块等效应力和应变最大值分别降低了46.4%和48%,最小疲劳寿命提高了184.35%,满足设计要求。

单自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真研究

根据刨煤机运行的工况,考虑煤给予刨头的刨削阻力为随机变化的量,建立了刨煤机单自由度非线性随机动力学模型,同时考虑了刨链预紧力、多边形效应因素的影响。并以某参数为实例利用MATLAB/Simulink进行数值求解和仿真,得到了各因素影响下刨头速度和刨链张力的变化。研究结果表明随机刨削阻力和刨链预紧力对刨头速度和刨链张力变化影响较明显,链轮多边形效应则影响较小。本研究为分析刨煤机运行和刨链可靠性提供依据。

我国综合机械化采煤技术装备发展现状与趋势

从中厚煤层综合机械化开采、薄煤层开采及短壁机械化开采等方面,详细阐述了我国综合机械化采煤技术装备的发展现状,介绍了关键技术与装备取得的新突破。分析了我国综合机械化开采装备与国外产品存在的差距,并从提高自动化程度和关键元部件可靠性等方面提出了综合机械化采煤技术的发展趋势。

多自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真

在单自由度刨煤机动力学模型的基础上,根据刨煤机的实际运行工况,建立了刨煤机多自由度非线性动力学模型,其中考虑了随机的煤壁作用力、刨链预紧力、链轮多边形效应因素的影响。并采用MATLAB/Simulink进行数值求解和仿真,得到了在各因素影响下刨头速度和刨链张力的变化状态。结果表明随机煤壁作用力和刨链预紧力对刨头速度和刨链张力变化的影响较大,链轮多边形效应影响较小,并且随机的煤壁作用力弱化了链轮多边形效应的影响。对多自由度和单自由度刨煤机动力学模型进行了比较分析,得出各种因素的影响规律是一致的,多自由度动力学模型更符合实际工况。为分析刨煤机动力学问题以及提高刨链可靠性提供理论基础。

薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践

从薄煤层机械化开采技术应用现状出发,分析了当前薄煤层开采中的关键技术,包括综采技术、刨煤机采煤技术、螺旋钻机采煤技术和煤锯采煤技术等,重点分析了国内外综合机械化无人工作面开采技术现状及其在我国的应用情况;并结合朔里煤矿实际条件,介绍了综合机械化开采技术及其配套设备、巷道布置系统和顶板管理技术在薄煤层开采中的具体应用,为选择符合不同地质条件下薄煤层开采的合理方法提供技术指导。

基于压电俘能装置的刨刀受力检测系统

为实现刨煤机刨刀在作业过程中受力在线检测,克服刨煤机机身上安置电源难的问题,提出一种基于压电振动俘能的自供电受力检测系统。将刨煤机工作过程中的振动能量有效地转换为电能,保证检测装置和无线信号发射装置能够长期正常运行。通过多个周期测试表明,检测系统的自供电性能稳定,能够实现刨刀三向载荷的在线检测;并得到了100 s内三向载荷变化曲线,分析发现刨削阻力(Y向)、煤壁挤压力(X向)和煤壁侧向力(Z向)大小依次降低,且载荷波动性也呈现相同的规律,测试结果与实际工况相近,表明检测系统具有较高的精确度。

刨煤机刨刀有限元应力分析

利用有限元方法建立了刨刀模型 ,结合实际工况分析了在工作中的应力分布情况 ,分析了有限元结果与实际情况存在误差的原因 ,并得出一些有利于改善刨刀受力、提高其使用寿命的结论 。

刨煤机电液控制系统监控子系统的设计

介绍了一种刨煤机电液控制系统监控子系统的软、硬件设计方案。该监控子系统可接收CAN总线发送来的刨煤机、液压支架等设备的运行参数,经ARM单片机处理后显示在监控界面上,且具有故障检测、故障查询等功能,同时可通过以太网将监控信息发送至地面控制室。实践表明,该监控子系统运行可靠,响应速度快。

刨煤机多体动力学建模与仿真分析

基于对国内外现有刨煤机理论的分析研究,结合我国薄煤层开采现状,分析刨煤机在实际运行过程中受轴的水平振动、链条的多边形效应、链条所受预紧力等因素影响情况,构造刨煤机多体动力学模型,分析其对刨链可靠性产生影响的因素。通过Matlab进行仿真,得到刨链前后张力的时间历程与刨链的运行速度,分析得到影响刨煤机链条寿命的因素:相对于刨链预紧力和随机煤壁作用力对刨链疲劳寿命会产生较为严重的影响而言,链轮多边形效应所产生的影响相对较轻。最后提出了提高刨链使用寿命的具体方案。

基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统

为提高刨煤机的工作效率及实现刨煤机工作面的无人化发展,提出一种基于BP神经网络PID控制的液压支架控制系统,该系统由主控机和子控机组成,在子控机中针对刨煤机液压支架的运行特点,以液压缸作为被控对象,采用神经网络PID的方法控制该系统并利用Matlab进行了仿真,其结果表明,该系统与常规PID控制系统相比具有更好的动态特性及稳态性能,提高了控制系统的实时性和控制精度,有利于刨煤机工作面的智能化发展。

刨刀刨削煤岩特性数值模拟研究

为了探索薄煤层刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其力学特性,基于有限元数值仿真分析方法分析煤岩截割过程的显示动力特性。依据煤岩三向应力测试试验,构建出基于Drucker Prager准则的煤岩本构模型。以煤岩刨削截深、煤岩刨削速度、刨刀前角为水平因素设计单因素仿真分析试验,实现煤岩破碎形态与刨刀煤岩截割力的研究。研究结果表明:煤屑块度与煤岩刨削截深有关,随着截深的增大,块度增大;随着刨削速度的增加,煤屑的块度变化趋势不明显,煤岩在α=30°刨刀作用下,截割剥离煤屑块度较大;刨刀煤岩截割负载随着截深的增大而增大;随着转速与截割深度的增加,前角为30°的刨刀负载呈线性上升趋势。

螺旋钻采煤机犁煤板的结构及参数分析

为了提高螺旋钻采煤机犁煤板的收煤率,降低其能耗,提出3种结构形式的犁煤板,建立犁煤板物料回收离散元模型,利用该模型分别对不同形式犁煤板的结构参数进行仿真分析。研究结果表明:螺旋形犁煤板的收料比能耗和收煤率均随螺旋导程的增大而减小;圆弧形犁煤板的收煤率大体上随倾斜角的增大而减小,随圆弧半径的增大而增大;其收料比能耗大体上随倾斜角的增大先减小而后增大,随圆弧半径的变化无显著规律性;当倾斜角为40°左右,圆弧半径为300 mm左右时,犁煤板的收料比能耗较小;平面形犁煤板的收煤率大体上随铲角和倾角的增大而减小;收料比能耗大体上随铲角的增大而增大,随倾角的增大而减小;在研究的结构参数范围内,当铲角和倾角同时在30°左右取值时,犁煤板的比能耗较小;在3种结构形式的犁煤板中,倾角和铲角均为0°的平面形犁煤板能获得的收煤率最高。

薄煤层刨煤机刨头结构的研究

针对刨煤机刨头在使用过程中出现的问题,分析了刨煤机刨头磨损加剧的原因,提出延长稳定磨损时间的方法,对刨头材料和工艺进行了选择。建立了刨头载荷方程及约束条件,从而更好地解决了刨头调向的不灵敏问题。

链牵引薄煤层采煤机的设计

MG200/400-BTFD链牵引薄煤层采煤机是针对目前我国已有薄煤层电牵引采煤机机面高度高、过煤空间小、结构复杂、效率低等缺陷而研制的。该机结合了刨煤机和滚筒式采煤机的优点,整机具有体积小、结构简单、适应性强、性能先进等突出优点。

刨运综采机组推移机构设计及有限元分析

为实现急倾斜薄煤层刨运机组的机械化开采,依据采煤工艺,提出了和刨运机组配套的推移机构的方案。该方案满足了薄煤层的过人空间,并为刨运机刨煤提供可靠动力。根据实际需要,设计了推移千斤顶和摇摆千斤顶的结构,计算出2种千斤顶的推力和拉力。利用三维建模软件建立推移机构实体模型,对实体模型进行强度有限元分析,分析结果表明,推移机构所受最大应力为253.4 MPa,安全系数超过1.2倍,最大变形量为1.181 mm,变形量较小。

JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组研制与试验

针对太平煤矿急倾斜煤层地质构造复杂,现有采煤方法落后致使采出率低的现状,研发了急倾斜煤层走向长壁综合机械化开采技术装备,即JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组成套装备,该机组主要由液压支架、电液控制系统及刨运机等组成。工业性试验结果表明,JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组结构简单,刨运梁既是刨头割煤时的承载体,又可用来移架,利用急倾斜煤层的特点省略了刮板输送机;机组运行时性能稳定,实现了工作面开采期间的无人化,增强了急倾斜工作面的安全性,提高了煤炭资源采出率。

基于刨煤机单刨刀截割试验的截割阻力模型研究

根据刨煤机刨刀截割煤岩阻力谱以及截割机理,辨识出刨头破碎煤岩的所受截割阻力,提出了基于单刨刀截割阻力、刨刀截割规律及运行参数来确定刨头瞬时截割阻力方法,建立刨头截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型算法。结果表明:当煤岩阻抗为225 N/cm、崩落角为30°、刨刀数量为14把时,刨头上的刨削阻力达到最大96.86 k N,变差系数达到最小0.509 53,载荷波动较小,有利于刨头刨削煤体,理论分析与试验结果基本吻合,截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,单刨刀截割试验可反映出煤岩破碎的内在规律。

火电厂输煤系统犁煤器分档配煤方案的研究

针对火电厂输煤系统的犁煤器配煤部分提出了犁煤器分档配煤方案,较好地解决了多个原煤斗同时缺煤存在竞争的情况,并给出了低煤位危险指标Dt的定义,用于表征在相同条件下,不同犁煤器配煤方案的优劣。给出了犁煤器配煤方案的具体决策步骤,可以指导设计人员完成自动配煤设计。最后通过仿真获得了不同配煤方案的低煤位危险指标Dt值,通过比较得出了分档控制方案比传统的不分档控制方案优越的结论。

国内外薄煤层开采技术和设备的现状及其发展

世界拥有丰富的薄煤层储量,但采储量相对较少。随着中厚及厚煤层的日益减少,薄煤层开采成为一个发展趋势。文章主要讲述了国内外薄煤层主要开采技术及设备的现状,主要的薄煤层开采工艺有滚筒采煤机采煤法、螺旋钻采煤法、刨煤机采煤法。文章介绍了这些工艺以及相关设备现状,以及未来的发展趋势。

多因素影响下推移机构液压系统动态特性仿真

根据刨运机组推移机构液压系统的工作原理,在AMESim液压仿真软件中建立了液压系统仿真模型;针对乳化液弹性模量、负载、背压等影响推移机构液压系统运行的主要因素,在实际允许范围内改变其数值,对推移机构液压系统的动态特性进行仿真,得出各因素对液压系统动态性能的影响程度,并提出相应的系统性能改进措施。