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基于MATLAB GUI的采煤机调高机构负载模拟与优化设计

夏勇  
【摘要】:采煤机滚筒自调高技术是进一步提高采煤综采工作面机械化、自动化水平的关键技术之一。目前对于采煤机调高机构的设计研究一般是基于经验和以往的设计实例来制作样机,完成样机的制作后进行采煤机的性能试验。如果出现问题或者不满足预定设计要求,就要修改设计、重建样机。因此有必要开发一个采煤机调高机构载荷模拟及优化的软件,使采煤机调高机构在前期设计过程中更加科学化、合理化。首先是对滚筒式采煤机以及煤岩识别方法进行了简单介绍,阐述采煤机调高机构实验装置的研究现状。针对采煤机调高机构进行理论分析,建立整个调高机构的受力模型。在确定煤岩特性参数的取值后,选取实际矿业生产中使用较为广泛的MG2×160/710-WD薄煤层采煤机作为本文的参考样机,确定调高机构的结构参数,建立调高机构负载模型。基于采煤机螺旋滚筒截齿的受力模型,给出单个截齿的负载计算方法。将所有截齿的负载叠加,扩展到整个螺旋滚筒的负载情况,得到采煤机螺旋滚筒的负载计算方法。由于通过理论建模得到的负载为某一时刻下的负载情况,不够直观,本文采用借助MATLAB编程计算工具的方法,模拟出采煤机螺旋滚筒在不同牵引速度以及滚筒转速下滚筒旋转一周的负载,得到负载曲线并加以分析,对采煤机选择适当的运动参数有一定的指导意义。再以样机的结构参数建立采煤机调高油缸的受力模型,以采煤机调高油缸负载为优化设计目标函数,添加符合实际工况的约束条件,使用MATLAB优化工具箱对采煤机调高机构结构参数进行优化。最后将优化后的参数代入建立的调高油缸受力模型之中,得出采煤机调高油缸上调、下调工况的负载情况。对优化前后的油缸负载情况进行对比分析,验证了优化方法的可行性。最后,制作基于MATLAB GUI的采煤机调高机构负载模拟与结构优化软件,在GUI软件中完成调高机构的计算与优化。对采煤机调高机构进行负载模拟及优化,对采煤机调高机构的前期设计、后期优化有一定的指导意义。图[42]表[11]参[56]。


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