链传动系统具有长运距、大运量、高强度及可连续运输等方面的优势,在刮板输送机井下运输物料时起到主要的牵引和承载作用。刮板输送机是矿井生产的“动脉”,正不断向重型化、智能化和高可靠性方向发展,链传动系统是刮板输送机的关键组成部分,其工作状态直接决定了刮板输送机能否安全可靠运行,对煤矿安全生产意义重大。作为典型的连续闭合传输系统,链传动系统关键部件的故障失效是引发刮板输送机故障的主要因素。考虑设备事后维护的困难性,有必要对重型刮板输送机链传动系统的运行状态进行实时监测和故障诊断,以便制定合理的维护策略确保链传动系统的安全可靠运行。本课题依托于国家自然科学基金重点支持项目“重载刮板输送机智能驱动系统基础研究”(编号:U1510205)和江苏省科技计划项目“智能化高可靠性大型刮板输送机关键技术”(编号:BY2015023-08),结合多体动力学、状态观测器、信号处理和故障诊断等相关理论和方法,开展了重型刮板输送机链传动系统的监测及诊断方法研究。旨在掌握双链牵引链传动系统的动力学特性,形成基于张力分析的链传动系统运行状态监测方法以及基于中部槽振动分析的链传动系统故障诊断方法,以期为保障重型刮板输送机安全运行提供必要的理论支撑和技术解决方案。主要内容如下:(1)在对刮板输送机基本结构及工作原理介绍的基础上,分析了链传动系统的啮合传输机理以及运动和受力特性。构建了刮板输送机实验平台,开展了不同工况条件下的现场实验以获取实验数据,为验证本课题所涉及研究内容的可靠性提供了必要支撑。(2)开展链传动系统动力学特性研究。通过设置几何参数关系和构建骨架模型实现了链传动系统结构的参数化建模;考虑到链传动系统的结构复杂性以及对其进行动态特性研究的困难性,建立了综合考虑各组成部件之间复杂相互作用关系的双链牵引链传动系统虚拟样机模型;基于多体动力学和接触碰撞理论对链传动系统进行动态仿真分析,研究了不同工况条件下链传动系统的动力学特性。(3)开展基于状态观测器的链传动系统张力分布监测方法研究。分析了链传动系统的运动和受力关系,基于有限元法建立链传动系统的离散化数学模型;依据链传动系统动力学方程构建状态空间模型,研究了状态观测器的构建方法;研究了状态观测器的矩阵降维算法,并提出了基于状态观测器设计的刮板链张力估算方法,实现了对链传动系统张力分布规律的有效监测和对刮板链故障的有效诊断。(4)开展基于中部槽振动分析的刮板链故障诊断方法研究。建立了刮板输送机的中部槽振动模型,基于有限元分析法和实验模态法研究了中部槽的固有模态特性;依据模态置信准则建立了适应度函数,提出了一种基于粒子群算法的传感器优化布置策略;建立了中部槽动态传输系统模型,实现了对刮板链不同运行工况下中部槽的振动特性进行瞬态响应分析;提出了一种基于中部槽振动分析的刮板链故障诊断方法,通过幅值分析和自适应最优核时频分布表示可有效实现刮板链的故障诊断。该论文有图96幅,表9个,参考文献195篇。