文档介绍：振动与冲击
第 28卷第 2期 JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK Vol. 28 No. 2 2009
单自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真研究
康晓敏, 李贵轩
(辽宁工程技术大学,阜新 123000)
摘要: 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。
关键词: 刨煤机;动力学模型;刨链预紧力;链轮多边形效应;数值仿真
中图分类号: TH113 文献标识码: A
在我国,目前煤炭仍是主要能源,从我国煤炭资源
赋存情况看,薄煤层储量占全国煤炭总储量的 20%以
上。对于薄和极薄煤层开采,目前有相当一部分煤矿
仍是爆破开采,产量低,工人劳动强度大。刨煤机作为
薄煤层的开采输送设备,能够实现开采机械化和自动图 1 刨煤机系统简化示意图
化,降低工人劳动强度,提高资源回收率。
刨煤机的工作原理是通过装有刨刀的刨头在刨
广泛应用的刨煤机有拖钩刨煤机和滑行刨煤机, ,
滑行刨煤机的应用较多。德国的刨煤机已经走在世界链的牵引下,沿安装在采煤工作面刮板输送机中部槽
上的导轨运行刨刀刨削煤壁刨落的煤在刨头犁形斜
前列,刨速已经达到 3. 6m / s,功率达到 2 × 800kW ,实现, ,
了刨煤机工作面的自动化。我国的刨煤机研制工作开面的作用下被装入输送机。
始于二十世纪 60年代,并且在不断向前发展。 2 刨煤机纵向振动的影响因素
刨煤机正在向大功率、高刨速、高强度、自动化方
向发展。由于破落煤岩过程以及井下煤层赋存状况等刨煤机由刨链牵引沿工作面往复运行。由于刨链
影响,振动造成的危害很大,刨煤机在工作过程中的动采用高强度矿用圆环链,在外力作用下弹性伸长较小,
力学问题更加突出。到目前,国内外大部分研究是关当刨链很短时,可以忽略弹性变形的影响,但实际上刨
于刨煤机静力学分析以及对刨煤机结构、使用应用情煤机工作面一般都较长,刨链有几百米长,所以链条的
况等方面的研究,关于刨煤机动力学的研究比较少。弹性变形就不可忽视了。刨链在封闭的滑架中运行,
本文主要对刨煤机运行中的纵向振动进行研究,通过链条产生横向振动的机会很小,而刨链的纵向振动则
分析刨煤机运行的实际工况,建立单自由度刨煤机动比较明显,振动对刨煤机的运行必然会产生不利影响,
力学模型,同时考虑煤壁给予刨头的作用力、刨链预紧刨链中的张力变化将影响刨链的使用寿命。
力、链轮多边形效应等因素对刨煤机动力学的影响,主除了刨链的弹性振动以外,刨煤机的纵向振动有
要对刨头速度和刨链在运行中的张力变化进行分析, 多方面的因素影响,如链轮多边形效应、刨链预紧力、
为刨煤机设计和使用提供理论依据。煤的非均质性以及破煤过程等。刨头作为刨煤机最重
要的基础部件,刨头上的刨刀刨削煤壁,受到煤壁的作
1 刨煤机组成及工作过程用力,