采煤机无人自适应变速截割控制方法

发布时间：2020-03-01 03:24

【摘要】：为了实现采煤机的无人自动化采煤,并使采煤机在截煤时的块煤率及截割比能耗等截割性能参数综合较优,通过分析现有采煤机的工作原理及特性并建立采煤机变速截割仿真模型,得到煤层截割阻抗与截割电机定子电流的关系。在此基础上,提出一种适用于滚筒采煤机的自适应变速截割控制方法,通过划分煤层截割阻抗范围,对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化调节,根据采煤机截割电机定子电流及时间信号,结合所制定的控制策略实现采煤机对煤层截割阻抗的自动识别及自适应调速控制,最后进行仿真分析及试验进行验证。研究结果表明:该控制方法可取得较好效果并具有可行性,为实现采煤机自适应变速截割及无人化自动采矿提供参考。
【图文】：

整机受力,滚筒,截齿

过程中所受的载荷即为各截齿的合力。由图1可得到滚筒所受三向力为111(cossin)(sincos)jgjgjgnxiinyiiiiinziiiiiFXFZYFZY(1)式中：njg为截煤区参与截割的截齿数(个)；ψi为第i个截齿的位置角((°))；Xi为第i个截齿的侧向力(N)；Zi为第i个截齿的截割阻力(N)；Yi为第i个截齿的进给阻力(N)。滚筒主要受到的力为进给阻力Fy(N)、侧向力Fx(N)及截割阻力Fz(N)。(a)滚筒横向受力；(b)滚筒纵向受力；(c)整机受力图1滚筒及整机受力分析Fig.1Forceanalysisofsheareranddrum1.2采煤机整机载荷牵引电机驱动整机运动，除克服摩擦力及重力的分力外，还要克服滚筒截煤时产生的进给阻力等。不考虑滚筒调高及进刀等，对整机受力模型进行简化，，采煤机整机仅有牵引方向受力Fq，可表示为qq(sincos)yyFKFGf(2)

阶跃载荷,电机定子,电流,截割阻抗

间t以及截割阻抗A有关；而滚筒的工作时间t仅与某一时刻截入煤层的截齿位置和数量有关，影响滚筒截割载荷的周期性波动，对平均载荷的影响可以忽略。综上所述，当采煤机牵引速度和滚筒转速一定时，其截割负载仅与煤层的截割阻抗A有关。采煤机的截割负载可用截割电机定子电流及其持续时间表征。因此，可通过采煤机截割电机定子电流及其持续时间反映所截煤层的截割阻抗。为了验证采煤机截割电机定子电流与截割负载之间的关系，搭建采煤机变速截割传动系统试验台架，获得截割负载与采煤机截割电机定子电流间的关系，如图2和图3所示。由图2及图3可知：截割负载发生变化时，截割电机定子电流与截割负载变化趋势一致，时间上约有0.1s延迟。由理论分析及试验结果可知，截割电机定子电流均值能够反映截割负载，进而为间接识别煤层的截割阻抗提供依据。2.2煤层按截割阻抗范围划分不考虑夹矸等情况，煤层按其截割阻抗可分为三1—滚筒负载转矩；2—定子电流均值。图2阶跃载荷下截割电机定子电流Fig.2Cuttingmotorstatorcurrentinstepload

【参考文献】

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