螺旋钻采煤机输送机构振动特性和输送性能的研究

论文摘要

螺旋钻采煤机是一种薄煤层煤矿开采的重要的设备,它在煤矿中使用日益广泛,其性能得到越来越多的关注。因此对输送机构在输送过程中的振动特性和输送性能的研究具有很大的实际意义。本文通过分析螺旋钻采煤机输送机构的工作原理。利用机械振动学有关理论对输送机构进行振动特性分析,得到了结构参数和运动参数对输送机构振动频率的影响规律。利用ANSYS有限元分析软件和机械动力学有关理论对输送机构进行了有限元分析,得到了关键节点的振动响应位移规律。研究了输送机构的输送性能,以及影响输送性能的有关参数。并以螺旋输送机构的内外径、螺距、螺旋升角、螺旋叶片厚度以及转速为设计变量,选择输送机构输煤过程中对煤块的二次破碎最低作为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对螺旋输送机构进行参数优化,使输送机构在保证输送性能的前提下对块煤的二次破碎最小。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 螺旋钻采煤机国内外的应用及研究状况
• 1.1.1 国内螺旋钻采煤机的应用及研究情况
• 1.1.2 国外螺旋钻采煤机的应用及研究情况
• 1.2 研究螺旋钻采煤机输送机构的意义
• 1.3 本文所要研究的内容
• 2 输送机构振动学分析
• 2.1 输送机构结构简介
• 2.2 基于机械振动学理论的振动模型
• 2.2.1 机械振动学理论
• 2.2.2 输送机构模型的假设与简化
• 2.2.3 输送机构模型的建立
• 2.3 输送机构振动分析
• 2.3.1 振型分析
• 2.3.2 结构参数对振动频率的影响分析
• 2.3.3 运动参数对振动频率的影响分析
• 2.4 基于Lyapunov 理论的稳定性模型
• 2.4.1 Lyapunov 理论简介
• 2.4.2 受力分析
• 2.4.3 稳定性模型
• 2.4.4 静态Lyapunov 稳定性与欧拉稳定性
• 2.4.5 Lyapunov 动态稳定性
• 2.5 本章小结
• 3 基于ANSYS 的机械动力学分析
• 3.1 ANSYS 有限元软件简介
• 3.2 机械动力学原理
• 3.3 有限元模型建立
• 3.3.1 实体造型
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 约束和求解
• 3.3.4 仿真及其结果分析
• 3.3.5 APDL 命令流
• 3.4 本章小结
• 4 输送性能的研究
• 4.1 输送过程中煤流分布情况
• 4.2 煤块运动分析
• 4.3 输送机构输煤生产率
• 4.4 输送机构的二次破碎现象
• 4.5 输送性能指标
• 4.5.1 煤流充填系数
• 4.5.2 煤流循环系数
• 4.5.3 采煤比能耗
• 4.6 本章小结
• 5 螺旋输送机构优化设计
• 5.1 螺旋输送机构简述
• 5.2 目标函数建立
• 5.3 优化数学模型建立
• 5.4 约束条件的选择
• 5.4.1 螺旋叶片内径的约束
• 5.4.2 螺旋叶片导程的约束
• 5.4.3 螺旋叶片升角的约束
• 5.4.4 螺旋叶片厚度约束
• 5.4.5 转速的约束
• 5.4.6 刚度约束
• 5.4.7 扭矩强度约束
• 5.4.8 生产率约束
• 5.5 优化模型的求解方法
• 5.5.1 优化方法的选择
• 5.5.2 算法原理
• 5.6 基于AFSA 算法优化实例与结果分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集