为观察采煤机直线截割工况下,铲煤板在未悬空与部分悬空两种工作状态下中部槽的应力分布情况。首先研究采煤机在该工况下中部槽受力情况,利用ADAMS建立采煤机直线截割工况下的虚拟样机模型,通过仿真分析得到采煤机对中部槽的作用力,将得到的载荷曲线导入ANSYS/LS-DYNA中,分别对两种工况进行动力学仿真分析,得到两种工况下中部槽上的应力分布结果。结果表明,采煤机在直线截割工况下,高应力区域主要集中在中部槽肋板根部和槽帮哑铃窝处,其位置与实际中部槽开裂位置一致。从理论上解释了中部槽开裂的原因,该结果可为中部槽的优化设计提供理论指导。

为了研究盘形滚刀破碎岩体的受力过程,利用PFC颗粒流软件对盘形滚刀破碎岩石的过程进行建模仿真,得到其滚动力、侧向力和法向力。引入三种神经网络(BP、ELM、RBF)构建模型,选取适当的函数训练模拟,截取颗粒流仿真得到的部分数据,对盘形滚刀的法向力进行预测,并且随机选取几组节点,比较误差优劣。通过预测结果分析得知,ELM极限学习机对该模型具有较高的预测准确度,可为试验或仿真模型提供预测分析,验证其正确性,具有一定的指导意义。

为了分析采煤机直线割煤时对中部槽、哑铃销的影响,对中部槽-哑铃销连接体系进行受力分析。通过ADAMS仿真得到中部槽所受载荷,并建立相应的几何模型。将目标载荷与几何模型导入到LS-DYNA中进行动力学仿真分析,得到中部槽、哑铃销随时间变化的受力情况。结果表明中部槽受力较大的两个部位分别是凹凸端头哑铃窝处和铲煤板侧肋板根部,其高应力部位与实际中部槽断裂部位一致;哑铃销最大受力部位位于轴向截面突变处。提出了加厚中部槽凹凸端头槽帮以减小应力集中,并进行了验证,为中部槽哑铃销的优化提供了方向。

采煤机截割部在截割过程中承受随机负载,这严重影响采煤机的可靠性和寿命。为研究采煤机截割部传动系统在真实负载下的动力学响应,将UG建立的采煤机截割部传动系统几何模型导入多体动力学软件Adams中,再将LS-DYNA计算所得的真实载荷施加到滚筒,从而进行动力学仿真。通过将角速度、角加速度、啮合力仿真结果与理论对比,验证了仿真结果的可靠性。结果表明时域中,在受到较大负载时,齿轮角加速度、啮合力振幅也会相应提高;频域中,齿轮角加速度、啮合力幅值在各基频及其倍频处较高;由于负载的影响,啮合力在低频处幅值相对较高。对截割部的优化设计具有重要的指导意义。

为了研究冲击动载荷条件下,考虑采煤机截割部电动机机械特性时截割部传动系统的动力学响应,在Adams中建立了采煤机截割部传动系统模型,在Simulink中建立了截割部电动机模型,通过Adams/Controls模块将传动系统与电动机模块联合,进行机电耦合仿真并对结果进行分析。结果表明,机电耦合模型能够对施加的载荷进行实时反馈,随着冲击载荷的施加,电机的输出及各部件的角速度会降低,加速度波动会大幅度增加。各部件角速度和加速度频谱符合理论计算,验证了模型的准确性。对采煤机截割部传动系统的分析和优化提供了依据。

基于曲线参数方程建立采煤机牵引机构的参数化模型,以采煤机牵引机构的有限元接触分析结果为依据,对影响采煤机牵引机构力学性能的控制参数进行实验设计,根据实验设计点更新参数化模型并进行有限元动力学分析,获得影响度较大的控制参数并建立控制参数和响应结果响应关系。基于控制样本参数构建牵引机构的响应面模型,采用MOGA算法对响应面模型进行寻优并实现对采煤机牵引机构的优化设计。经验证,优化后的牵引机构比未优化的牵引机构表现出更好的承载能力。

我国薄煤层分布范围较广且煤质较好，薄煤层可采储量约占全国煤炭总量的1/5,但薄煤层受采高限制，滚筒直径和筒毂直径受限，结构参数、运动参数不匹配，使得薄煤层采煤机的装煤效率差一直是一个突出问题，因此提高薄煤层滚筒采煤机装煤效率具有十分重要的经济和社会意义。目前国内针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率的研究多为试验研究，少数学者通过缩小一定比例建立试验台以及假煤壁进行正交实验，但由于试验台大多比较简陋且煤岩截割与实际工况相差较远，模型缩小导致的误差较大，实验结果往往不准确，且试验台的建立投入大，试验过程周期长。还有学者建立人工模拟输送机装运松散煤，来研究滚筒各参数对装煤效率的影响程度，但往往在统计结果方面误差很大。因此，急需一种能够符合实际工况且准确可行的仿真方法，为薄煤层...

针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率低的问题,采用离散元仿真方法对滚筒装煤过程进行研究。在UG中建立滚筒模型,利用颗粒流离散元软件PFC3D,建立模拟煤壁模型,将滚筒模型导入,形成滚筒、煤壁的组合仿真模型。通过顺转和逆转装煤对比实验,得出滚筒逆转装煤效率比滚筒顺转装煤效率高9.3%左右。通过正交实验,得到了叶片螺旋升角、滚筒转速、牵引速度三因素对滚筒装煤效率影响的显著性和最佳取值。仿真研究结果对薄煤层采煤机滚筒的设计具有一定的指导意义。

子模型法是ANSYS中的一种高级功能。文中通过理论分析和实例结合，给出了子模型法在非线性分析中的应用方法，结果表明，此方法完全可行，分析精度满足工程需要.