【摘 要】
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夹矸煤层条件下工作的采煤机,其工况恶劣、载荷复杂,在物理样机上进行有关截割、破碎过程的试验,既困难又有很大风险,而且代价昂贵,煤岩截割、破碎过程的多因素耦合作用、特性参数的渐变特征,使得采煤机械的设计依据难以量化。论文以“国家自然科学基金项目（夹矸煤岩高效截割滚筒落煤动力传递规律及结构进化理论研究）”、“MG400/951-WD新型采煤机可靠性研究”和“采煤机滚筒设计软件开发”项目为背景,采用现场
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（夹矸煤岩高效截割滚筒落煤动力传递规律及结构进化理论研究）”、“MG400/951-WD新型采煤机可靠性研究”
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夹矸煤层条件下工作的采煤机,其工况恶劣、载荷复杂,在物理样机上进行有关截割、破碎过程的试验,既困难又有很大风险,而且代价昂贵,煤岩截割、破碎过程的多因素耦合作用、特性参数的渐变特征,使得采煤机械的设计依据难以量化。论文以“国家自然科学基金项目（夹矸煤岩高效截割滚筒落煤动力传递规律及结构进化理论研究）”、“MG400/951-WD新型采煤机可靠性研究”和“采煤机滚筒设计软件开发”项目为背景,采用现场调研取样分析、理论计算、数值模拟、虚拟样机运动学与动力学仿真相结合的方法,对兖州煤业鄂尔多斯文玉煤矿的煤样进行了物理力学特性实验,得到了煤样的物理力学性质指标;基于MATLAB、PRO/E、ANSYS、ADAMS建立了采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,找到了关键零件的薄弱环节并进行了改进与优化,基于BP神经网络,预测了其他工况下关键零件的可靠度,保证了整机的可靠性;基于SPH与EDEM构建了夹矸煤层有限元及离散元螺旋滚筒截割煤-岩耦合模型,研究了煤岩物理力学特性、滚筒的截齿排列方式、运动参数（滚筒转速、牵引速度）、结构参数（截线距、螺旋升角、安装角）对滚筒截割性能、装煤性能及关键零件（合金头、齿体、齿座、叶片）可靠性的影响;以截割比能耗、载荷波动系数、装煤率及关键零件的可靠性作为综合性能指标,构建了螺旋滚筒综合多目标优化设计状态函数,利用粒子群遗传混合算法预测得到了螺旋滚筒设计变量的最优解,螺旋滚筒的综合性能及可靠性得到了明显提升。研究成果为量体裁衣地进行采煤机械的创新设计提供基础。该论文有图138幅,表55个,参考文献118篇。
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