采煤机振动截割滚筒设计及力学特性分析
发布时间：2020-12-20 03:33
采煤机是综合机械化采煤的重要设备,滚筒承担着落煤、装煤等任务。为了适应难开采煤层的恶劣工作环境、提高生产效率,本文以MG800/2040WD型采煤机截割滚筒为研究对象,设计一种新型采煤机振动截割滚筒,对其结构进行疲劳寿命分析以及基于刚柔耦合的动力学特性分析。主要完成工作如下:(1)分析采煤机结构和工作原理,基于应力波煤岩破碎机理,提出振动截割采煤机滚筒实现原理,在此基础上建立振动截割采煤机滚筒煤岩破碎力学模型。(2)以MG800/2040WD型采煤机截割滚筒为原型,利用MATLAB软件对该机型振动截割滚筒偏心振动机构进行优化设计,并采用Solid Works软件建立了振动截割滚筒关键零部件三维几何模型和虚拟样机模型,并进行装配干涉检验。(3)建立振动截割行星轮系力学模型,分析额定工况下振动截割行星轮系中行星架和行星齿轮与太阳轮的等效应力和应变,在恒定振幅载荷作用下,对振动截割行星减速器以及行星架分别进行疲劳寿命分析。(4)运用COMSOL软件对振动截割滚筒行星架分别进行刚性和刚柔耦合模态分析,分别得到其前六阶振动频率和振型,并对比分析振动截割滚筒刚性模型和刚柔耦合模型各阶模态振型特征,...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
薄煤层交流电牵引采煤机2010年5月，天地科技股份有限公司上
至瞬擅夯?罢?龉ぷ髅娴某て诔中?远??诵校?扛龉ぷ髅婀と擞稍?吹?0人减少到4-6人。国内目前重点研究电牵引采煤机[21]，主要的采煤机生产商有煤炭科学研究总院上海分院、太原矿山机器集团有限公司、鸡西煤矿机械有限公司和辽源煤矿机械制造有限责任公司等。煤炭科学研究总院上海分院率先成功研发出我国第一台采用交流变频调速技术的采煤机一一MG344-PWD型薄煤层强力爬底板采煤机，应用于山西大同雁崖煤矿，并取得成功。随后又研发了适用于薄煤层和中厚煤层的截割电机横向布置和纵向布置的交流电牵引采煤机，如图1.1和图1.2所示，在实际的工作中取得了较好的效果。图1.1薄煤层交流电牵引采煤机图1.2中厚煤层交流电牵引采煤机2010年5月，天地科技股份有限公司上海分公司生产的基于该公司第2代分布式架构控制系统，在晋城无烟煤集团古书院矿井下试运行6个月，其远程及自动化运行的主要功能得到了很好验证。太原矿山机器集团有限公司和煤炭科学总院上海分院在原有AM500液压牵引采煤机基础上，合作成功研发出MG375/830-WD型交流电牵引采煤机。太原矿山机器集团有限公司随后又自主研发了MGTY400/900-3.3D和MG750/1800-3.3型交流电牵引采煤机。上海天地科技公司生产的神东8.8m超大采高MG1100/2925-WD型双滚筒采煤机，滚筒直径4.3m，总功率2925kW，截割电机2×1100kW，牵引电机2×200kW，整机总重约220吨，生产能力6000吨/小时，这是我国煤机制造史上的巨大跨越[22]。
西安科技大学硕士学位论文4图1.3MG1100/2925-WD型双滚筒采煤机鸡西煤矿机械有限公司，是我国第一台采煤机诞生地，经过多年的发展，其采煤机己形成十一大系列45种型号，装机功率范围102-2040kW，采高范围为0.65-6m。辽源煤矿机械制造有限责任公司所开发的采煤机产品主要分为液压牵引和电牵引两大类，包含18个系列，共60种机型，采高范围0.75m-5m，总装机功率100kW-800kW，不同地质条件不同煤层的开采需求都能得到满足。在生产的众多采煤机产品中，薄煤层和中厚煤层的采煤机占大部分。其与邢台矿业集团合作成功研制了我国首台应用电磁转差离合器调速技术的MG668-WD型电牵引采煤机。随着我国煤炭行业的发展，近几年国家和企业加大了采煤机及相关控制技术的研发投入，国内采煤机电控及自动化技术发展很快。2010年5月，天地科技股份有限公司上海分公司生产的基于该公司第2代分布式架构控制系统，具有完整的巷道远程集中监视与操作控制功能、全工艺循环过程记忆截割技术以及部分传感监测智能化的采煤机，在晋城无烟煤集团古书院矿井下试运行6个月，其远程及自动化运行的主要功能得到了很好验证。2011年起有多家公司宣布研制成功具有类似自动化功能的采煤机，但国内自动化工作面技术在实际应用中基本只能做短时间的运行，甚至只是演示运行，其技术还需进一步提高。1.2.2振动截割技术国内外研究现状80年代初，澳大利亚学者Gottlieb进行了单齿模拟振动截割褐煤的实验，其主要研究振动截割时的切削阻力变化。实验结果表明，振动截割切削阻力和比能耗都大幅度降低[23]。90年代初，俄罗斯图拉工学中央矿山掘进机研究院研制了惯性冲击式掘进机，在悬臂掘进机上安装由液压马达独立驱动的振动器，工作中开启马达，可将周期性简谐变化的扭矩叠加到掘进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS和ANSYS联合仿真的采煤机销轴强度分析[J]. 王广. 煤矿机械. 2020(01)
[2]基于有限元法的直齿轮接触强度分析与优化[J]. 马涛,周集祥,李泽文,蒋运青,文峻昊,赵凤祥. 赤峰学院学报(自然科学版). 2019(12)
[3]绿篱修剪车臂架系统刚柔耦合动力学分析[J]. 周平华,马思群,叶天一,李振. 中国农机化学报. 2019(09)
[4]移动式架车机伸缩托头-托架接触的有限元分析[J]. 潘益明,于兰峰,韩露男,单逸峰. 工程设计学报. 2019(03)
[5]采煤机滚筒参数优化设计研究[J]. 谢颖斌. 矿业装备. 2019(03)
[6]煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究[J]. 毛君,刘歆妍,陈洪月,宋秋爽. 机械强度. 2019(03)
[7]MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用[J]. 李渊,杜秋月,张明慧. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[8]基于COMSOL的加工中心热结构耦合仿真分析[J]. 孙军,沈卓群,张鹏,崔楠. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2019(03)
[9]中国能源安全面临的挑战及煤炭保障作用分析[J]. 程蕾. 煤炭经济研究. 2019(04)
[10]基于液压冲击截齿的采煤机滚筒改装设计[J]. 张海东,郭京波,周庆祥,张潮. 煤矿机电. 2019(02)
博士论文
[1]采煤机滚筒截割性能及截割系统动力学研究[D]. 刘送永.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]薄煤层采煤机运动参数最佳匹配及关键零件可靠性研究[D]. 金忠峰.辽宁工程技术大学 2017
[2]采煤机截割滚筒结构参数的优化[D]. 邬黔凤.太原理工大学 2015
[3]滚筒式采煤机截割部动力学特性研究[D]. 郭会珍.中国矿业大学 2014
[4]采煤机截割部虚拟样机及其动态特性仿真研究[D]. 刘楷安.太原理工大学 2005
本文编号：2927131
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
薄煤层交流电牵引采煤机2010年5月，天地科技股份有限公司上
至瞬擅夯?罢?龉ぷ髅娴某て诔中?远??诵校?扛龉ぷ髅婀と擞稍?吹?0人减少到4-6人。国内目前重点研究电牵引采煤机[21]，主要的采煤机生产商有煤炭科学研究总院上海分院、太原矿山机器集团有限公司、鸡西煤矿机械有限公司和辽源煤矿机械制造有限责任公司等。煤炭科学研究总院上海分院率先成功研发出我国第一台采用交流变频调速技术的采煤机一一MG344-PWD型薄煤层强力爬底板采煤机，应用于山西大同雁崖煤矿，并取得成功。随后又研发了适用于薄煤层和中厚煤层的截割电机横向布置和纵向布置的交流电牵引采煤机，如图1.1和图1.2所示，在实际的工作中取得了较好的效果。图1.1薄煤层交流电牵引采煤机图1.2中厚煤层交流电牵引采煤机2010年5月，天地科技股份有限公司上海分公司生产的基于该公司第2代分布式架构控制系统，在晋城无烟煤集团古书院矿井下试运行6个月，其远程及自动化运行的主要功能得到了很好验证。太原矿山机器集团有限公司和煤炭科学总院上海分院在原有AM500液压牵引采煤机基础上，合作成功研发出MG375/830-WD型交流电牵引采煤机。太原矿山机器集团有限公司随后又自主研发了MGTY400/900-3.3D和MG750/1800-3.3型交流电牵引采煤机。上海天地科技公司生产的神东8.8m超大采高MG1100/2925-WD型双滚筒采煤机，滚筒直径4.3m，总功率2925kW，截割电机2×1100kW，牵引电机2×200kW，整机总重约220吨，生产能力6000吨/小时，这是我国煤机制造史上的巨大跨越[22]。
西安科技大学硕士学位论文4图1.3MG1100/2925-WD型双滚筒采煤机鸡西煤矿机械有限公司，是我国第一台采煤机诞生地，经过多年的发展，其采煤机己形成十一大系列45种型号，装机功率范围102-2040kW，采高范围为0.65-6m。辽源煤矿机械制造有限责任公司所开发的采煤机产品主要分为液压牵引和电牵引两大类，包含18个系列，共60种机型，采高范围0.75m-5m，总装机功率100kW-800kW，不同地质条件不同煤层的开采需求都能得到满足。在生产的众多采煤机产品中，薄煤层和中厚煤层的采煤机占大部分。其与邢台矿业集团合作成功研制了我国首台应用电磁转差离合器调速技术的MG668-WD型电牵引采煤机。随着我国煤炭行业的发展，近几年国家和企业加大了采煤机及相关控制技术的研发投入，国内采煤机电控及自动化技术发展很快。2010年5月，天地科技股份有限公司上海分公司生产的基于该公司第2代分布式架构控制系统，具有完整的巷道远程集中监视与操作控制功能、全工艺循环过程记忆截割技术以及部分传感监测智能化的采煤机，在晋城无烟煤集团古书院矿井下试运行6个月，其远程及自动化运行的主要功能得到了很好验证。2011年起有多家公司宣布研制成功具有类似自动化功能的采煤机，但国内自动化工作面技术在实际应用中基本只能做短时间的运行，甚至只是演示运行，其技术还需进一步提高。1.2.2振动截割技术国内外研究现状80年代初，澳大利亚学者Gottlieb进行了单齿模拟振动截割褐煤的实验，其主要研究振动截割时的切削阻力变化。实验结果表明，振动截割切削阻力和比能耗都大幅度降低[23]。90年代初，俄罗斯图拉工学中央矿山掘进机研究院研制了惯性冲击式掘进机，在悬臂掘进机上安装由液压马达独立驱动的振动器，工作中开启马达，可将周期性简谐变化的扭矩叠加到掘进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS和ANSYS联合仿真的采煤机销轴强度分析[J]. 王广. 煤矿机械. 2020(01)
[2]基于有限元法的直齿轮接触强度分析与优化[J]. 马涛,周集祥,李泽文,蒋运青,文峻昊,赵凤祥. 赤峰学院学报(自然科学版). 2019(12)
[3]绿篱修剪车臂架系统刚柔耦合动力学分析[J]. 周平华,马思群,叶天一,李振. 中国农机化学报. 2019(09)
[4]移动式架车机伸缩托头-托架接触的有限元分析[J]. 潘益明,于兰峰,韩露男,单逸峰. 工程设计学报. 2019(03)
[5]采煤机滚筒参数优化设计研究[J]. 谢颖斌. 矿业装备. 2019(03)
[6]煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究[J]. 毛君,刘歆妍,陈洪月,宋秋爽. 机械强度. 2019(03)
[7]MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用[J]. 李渊,杜秋月,张明慧. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[8]基于COMSOL的加工中心热结构耦合仿真分析[J]. 孙军,沈卓群,张鹏,崔楠. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2019(03)
[9]中国能源安全面临的挑战及煤炭保障作用分析[J]. 程蕾. 煤炭经济研究. 2019(04)
[10]基于液压冲击截齿的采煤机滚筒改装设计[J]. 张海东,郭京波,周庆祥,张潮. 煤矿机电. 2019(02)
博士论文
[1]采煤机滚筒截割性能及截割系统动力学研究[D]. 刘送永.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]薄煤层采煤机运动参数最佳匹配及关键零件可靠性研究[D]. 金忠峰.辽宁工程技术大学 2017
[2]采煤机截割滚筒结构参数的优化[D]. 邬黔凤.太原理工大学 2015
[3]滚筒式采煤机截割部动力学特性研究[D]. 郭会珍.中国矿业大学 2014
[4]采煤机截割部虚拟样机及其动态特性仿真研究[D]. 刘楷安.太原理工大学 2005
本文编号：2927131
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