【摘要】：滚筒式采煤机是综采工作面的主要设备,在不同煤质的开采中得到广泛应用。目前主流的采煤机牵引速度可进行调节,而滚筒转速则是恒定不变的,很大程度上约束了采煤机的截割性能。因此,本文对滚筒转速和牵引速度联合调节的高效截割技术进行了研究。截齿的运动具有周期性,且其轨迹方程无法用一个普通方程表示,而应分为[0,π]和[π,2π]两个区间分别进行处理;在截齿的一个运动周期内,截割厚度先增大至最大值然后减小,最大截割厚度为vφ/ω,而且,截割厚度最大处的纵坐标不是0,而是-v/ω;而且,截割厚度值的波动性随着牵引速度的增大而增大,随着滚筒转速的增大而减小;截割月牙面的形状是由采煤机滚筒转速和牵引速度的比值决定的;且由于存在空刀区,即棱条,Dh_(max)在理论上并不是截割月牙面的面积,而是截割月牙面和棱条的面积之和,但是由于棱条的面积相对于截割月牙面的面积是极小的,可以忽略,因此截割月牙面的面积可以近似用Dh_(max)来计算。提出以截割比能耗、生产效率和块煤率为目标,以采煤机的牵引速度和滚筒转速为优化变量,以装煤能力、截割功率、截割扭矩、牵引功率和牵引力为约束条件的优化设计方法。以MG500/1180-WD型电牵引采煤机为例,在MATLAB中使用优化方法得到了牵引速度和滚筒转速与煤岩硬度的关系曲线。分别以优化前的运动参数和优化后的运动参数计算采煤机的开采能效参数,经过对比后发现采煤机的牵引速度和滚筒转速优化后,截割比能耗明显降低,块煤率明显提高,而生产效率在硬度系数小于2.88时明显提高,硬度系数大于2.88时,生产效率略微降低。因此,采煤机的截割能效参数总体上取得了较好的优化效果。从调速判据和调速流程两个方面,对采煤机遭遇突变工况时滚筒转速和牵引速度的联合调速策略进行研究。介绍了两种调速策略,分别是恒转矩和恒功率调速策略。两者具有不同的目标和特点,恒转矩调速策略以生产效率高为目标,而恒功率调速策略则以能耗低为目标。采煤机在采煤过程中,应根据工作面的不同工况,对采煤目标的优先等级进行决策,并据此选择相应的调速策略,也可在采煤过程中对调速策略进行切换,以实现采煤能效的最大化。建立了MG500/1180-WD型采煤机的Simulink仿真模型,对不同工况下采煤机的响应进行仿真。该模型主要包括截割部和牵引部,截割部和牵引部均由驱动电机和减速器组成,截割电机和牵引电机均采用直接转矩控制方式进行驱动和调速;在试验现场,测得MG500/1180-WD型采煤机分别以1.5m/min、3m/min和5m/min截割煤壁时截割电机定子电流的有效值,并在Simulink中对以上三种工况进行仿真后,将仿真分析获得的截割电机定子电流有效值和现场试验获得的截割电机定子电流有效值进行对比,证明了采煤机模型的合理性。在Simulink环境下,模拟采煤机截割不同硬度系数煤岩时的工况,采煤机模型分别以优化前和优化后的运动参数运行,并对优化前和优化后的截割比能耗、生产效率和块煤率进行分析计算,仿真结果说明,采煤机以优化后的运动参数运行时,采煤机的能效参数均得到很大改善,可以使采煤机更加高效地进行截割;同时,对突变工况进行模拟,并分别对采煤机的传统调速策略、恒转矩调速策略和恒功率调速策略进行仿真,分析可得,恒转矩调速策略较传统调速策略的牵引速度较大,且牵引速度和滚筒转速恢复稳定的速度较快;恒功率调速策略较传统调速策略的滚筒负载波动较小。当采煤机遭遇突变工况时,在满足条件的情况下,可优先采用恒转矩调速策略进行调速。
文内图片：
图片说明： 使得滚筒旋转一周形成的切屑形状近似于月牙形，如图1-1 所示。图 1-1 截齿截割后的断面Figure 1-1 Cross section on coal after being cut by picks
文内图片：
图片说明： 降低就不明显了[26]。是煤岩截割的理论及试验分析一个清晰准确的表述。1979 个截齿对煤壁截下的切屑厚度[28]认为，截割厚度是指截齿在内外两个圆弧组成的，如图 1的是哪一条弧线；2013 年，，齿在滚筒中心与齿尖所形成的1 1A B 、2 2A B 以及3 3A B 是三个不，因为当截齿运动到不同位置三处截割厚度时，却用了相同.В.顿[25]的《采煤机破煤理论》齿轨迹顺序之间的距离，这一截割厚度的定义的讨论不够深行更进一步的研究。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD421.61
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘春生;任春平;王磊;;等切削厚度的镐型齿旋转截割煤岩比能耗模型[J];黑龙江科技大学学报;2016年01期
2 冯强;蒋斌松;;基于积分变换采场底板应力与变形解析计算[J];岩土力学;2015年12期
3 秦大同;王镇;胡明辉;刘永刚;葛帅帅;;基于多目标优化的采煤机滚筒最优运动参数的动态匹配[J];煤炭学报;2015年S2期
4 张强;王海舰;李宏峰;;基于最优化降尘的采煤机恒功率自适应调节控制系统[J];机械设计与研究;2015年01期
5 郭继文;王颖;杨忠东;王丽;;新型极薄煤层采煤机截割机构运动学仿真研究[J];机械工程师;2015年02期
6 张世洪;;我国滚筒式采煤机技术现状与发展思考[J];煤炭工程;2014年10期
7 葛世荣;;智能化采煤装备的关键技术[J];煤炭科学技术;2014年09期
8 侯敬平;;采煤机创新发展方向研究[J];山东煤炭科技;2014年08期
9 冯强;范金成;张强;蒋斌松;;基于Mohr-Coulomb准则的球形洞室围岩应变软化弹塑性分析[J];煤炭学报;2014年05期
10 王慧;张笑;赵迪;;基于PLC的掘进机恒功率变频调速系统仿真分析[J];电子测量与仪器学报;2013年10期
相关会议论文 前1条
1 李晓豁;;粉尘爆炸率与采煤机运动参数关系的仿真研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
相关博士学位论文 前2条
1 刘送永;采煤机滚筒截割性能及截割系统动力学研究[D];中国矿业大学;2009年
2 马正兰;变速截割采煤机关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
相关硕士学位论文 前3条
1 马毅飞;基于嵌入式技术的电磁调速采煤机控制装置研究[D];河北工程大学;2013年
2 胡延涛;电牵引采煤机截割恒功率调速控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
3 郭冬梅;采煤机牵引部调速系统研究与关键零件的优化[D];辽宁工程技术大学;2011年
本文编号：
2515821
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2515821.html
