[發明專利]一種自主定位采煤機動力學模型的建立方法

在審

• 申請號: 201310753845.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103778279A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 方新秋;王剛;梁敏富;劉曉寧
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種采煤機力學模型建立方法，特別是一種自主定位采煤機動力學模型的建立方法。

背景技術

由于采煤機工作環境復雜、惡劣，且煤巖具有的不同性質，將引起采煤機的載荷變化不均勻，致使采煤機的一些關鍵部件在正常工作中常常出現因過載而損壞的現象。究其原因，主要是對采煤機的動態特性研究的不夠，并且由于煤礦井下特殊環境，無線電導航、衛星定位、天文導航均需要借助于外部力量，都有其局限性，故無法正常應用；再加上時間因素，要確定某一時刻采煤機運動狀態參數以及控制采煤機的運行將極其困難。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服采煤機在工作過程中損壞的技術問題，提供一種思路簡單、運算合理、易于使用的自主定位采煤機動力學模型的建立方法。

技術方案：本發明的目的是這樣實現的：一種自主定位采煤機動力學模型的建立方法：在整個工作面范圍內，對采煤機進行簡化，將采煤機作為一個質點，并以采煤機的運動空間建立二維坐標系，分析采煤機一個循環割煤周期的運動路線、各個運動路線上的運動狀態以及受力特征；建立了自主定位采煤機動力學模型，并求得采煤機動力學方程，可以模擬各種工況、各種載荷條件下，機器各部分的質量、剛度等因素對采煤機振動的影響；具體步驟如下：

a、在研究整個工作面范圍內，對采煤機進行簡化，將采煤機作為一個質點，并以采煤機的運動空間建立二維坐標系，二維坐標系中平行于煤壁方向建立y軸，垂直于煤壁方向建立x軸，采煤機的初始位置位于工作面端頭，即O（0，0）；

b、在二維坐標系中建立采煤機一個循環割煤周期的運動路線模型；

c、對完成建立的運動路線模型不同部分進行運動狀態研究；

d、對采煤機在所建立的運動路線模型中不同部分的受力特征進行分析；

所述的采煤機一個循環割煤周期的運動路線，采煤機滾筒割煤深度為H，刮板輸送機與煤壁的夾角為運動路線分為以下階段：

a、采煤機工作時從工作面的一端沿角度方向進入煤壁，即OA段，達到直線段上的C處時，采煤機停止工作；

b、推直OA段的刮板輸送機，采煤機從C處反向割煤至工作面的一個端頭B處停止；

c、在BC段，采煤機從B處運動到C處，此階段采煤機完成清理浮煤；

d、在CD段，采煤機從C處正常割煤，運動到工作面另一端頭D處停止，完成一個循環割煤周期；

e、之后，采煤機的運動路線與O點相似，方向相反，完成余下的割煤。

所述的采煤機運動路線上的運動狀態包括3種，具體如下：

a、在OA和DE段,采煤機搖臂不動,滾筒旋轉,采煤機沿斜線牽引前進；

b、在CB，BC，CD和EF段,采煤機搖臂不動，滾筒旋轉，沿直線運動；

c、在點C，B，G，F時,采煤機停止前進，搖臂擺動，滾筒邊運動邊旋轉；

d、在點A、C時，為采煤機割入煤壁后運行至工作面直線段的位置，在點B、D時，為采煤機運行至工作面上、下端頭的位置，BC段為采煤機在工作面直線段清理浮煤過程，DE段為采煤機從工作面的端頭D以角度反向沿輸送機彎曲段割入煤壁，CB、CD、EF段皆為采煤機從直線段割煤至工作面端頭的過程。

所述的采煤機在割煤時的受力特征可按以下步驟進行分析：

步驟一，對采煤機的滾筒進行受力分析；

用F_ai，F_bi，F_ci分別表示為滾筒上第i個截齒的側向阻力、推進阻力和截割阻力，用Fx，Fy和Fz分別表示滾筒所有截割(N_i)受力沿x，y，z坐標軸方向上的分力之和，用Fx(t)，Fy(t)，Fz(t)分別表示采煤機割煤過程中推進阻力、截割阻力、側向阻力隨時間的變化，表示刮板輸送機與煤壁的夾角：

Fx(t)=Σi=1NiFai(t);]]>