采煤机液压调高系统动力学及稳定性分析

发布时间：2020-04-09 06:19

【摘要】：采煤机液压调高系统通过调高油缸调整滚筒高度,使滚筒克服各种阻力沿煤岩界面推进。在此过程中,液压调高系统不仅要满足滚筒最大采高和卧底量的要求,还要提供足够的力矩克服摇臂和滚筒的自重将其升起。液压调高系统的稳定性好坏直接影响着调高油缸运行速度及滚筒高度调整的平稳程度;另外,由于滚筒上的载荷随机多变,受力变化导致调高油缸振动及摇臂抖动,致使液压元件磨损、泄漏,液压调高系统调速变慢,影响采煤机的滚筒调高和工作可靠性。因此,保证液压调高系统工作的稳定性,同时尽量减小调高油缸的振动,对采煤机安全高效生产尤为重要。调高油缸的行程大小影响着油缸总压缩容积,从而改变液压调高系统的液压弹簧刚度、液压固有频率和系统阻尼比的数值,最终影响到液压调高系统的稳定性和动力学特性。本文分析了液压调高系统主要参数的运动关系及约束条件,在此基础上研究了调高油缸的行程大小对液压调高系统动力学特性及稳定性的影响,主要研究内容如下:(1)分析了采煤机液压调高系统调高过程中调高油缸位移与摇臂摆角、滚筒采高的关系,以及油缸的运动速度、摇臂摆速、滚筒运动速度。对采煤机不同运动状态下截齿的运动轨迹及滚筒的切削厚度进行分析。(2)液压调高系统的结构参数受到滚筒采高范围和采煤机总体结构的约束,通过分析调高油缸的行程大小及其布置方式对滚筒采高范围的影响可知,当已知采煤机最大采高和卧底量的设计要求及液压调高系统相关结构参数时,可根据相关公式确定调高油缸的行程;对于不同行程的油缸,可通过改变调高油缸安装铰接点位置,使滚筒达到相同的采高范围。(3)分析了采煤机边牵引边调高工况下单个截齿的受力、滚筒负载以及折算到调高油缸上的负载力。建立了采煤机液压调高系统动力学数学模型,在此基础上分析了油缸行程大小对液压调高系统动力学特性的影响。结果表明,调高油缸行程愈小,调高油缸总压缩容积愈小,液压弹簧刚度愈大,调高油缸振动幅值愈小,液压调高系统的振动减小。(4)建立了采煤机液压调高系统数学模型,并求出开环传递函数,在此基础上分析了调高油缸的行程大小对液压调高系统稳定性的影响。结果表明,调高油缸行程愈小,调高油缸总压缩容积愈小,系统的阻尼比愈大,系统的相位裕量和增益裕量都愈大,系统的相对稳定性愈好。综上可知,由于调高油缸的行程受到滚筒采高范围、油缸布置方式等液压调高系统结构参数的约束。因此,需对调高油缸的行程及其布置方式等结构参数进行优化,以获得最佳的油缸行程,使采煤机在满足最大采高和卧底量的设计要求下,液压调高系统具有更好的动力学特性和稳定性。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD421.6

【参考文献】