[发明专利]一种采煤机螺旋滚筒截割含夹矸煤岩瞬态磨损量提取方法

说明书

本发明提供一种采煤机螺旋滚筒截割含夹矸岩瞬态磨损量提取方法，包括:获取含夹矸煤岩的物理力学性能参数和采煤机的结构参数；装配采煤机三维实体装配模型；建立采煤机刚柔藕合虚拟样机模型；建立含夹矸煤岩的煤壁模型；建立采煤机螺旋滚筒截割含夹矸离散元仿真模型，采用EDEM和ADAMS的接口EAlink使得滚筒的离散元与ADAMS双向耦合进行截割仿真，获得采煤机螺旋滚筒的磨损量的瞬时变化曲线及瞬态磨损图。

技术领域

本发明属于采煤设备技术领域，具体涉及采煤机螺旋滚筒截割含夹矸煤岩瞬态磨损量提取方法。

背景技术

螺旋滚筒作为采煤机截割煤壁的工作机构，其载荷对于采煤机的可靠性有着重要的影响。尤其是当煤层中含有较硬的夹矸时，采煤机螺旋滚筒受到较大的冲击载荷，提取截割含夹矸煤层螺旋滚筒受到的磨损量，对采煤机螺旋滚筒的强度设计及可靠性设计及研究截齿断裂等方面有实际意义。目前，对于采煤机螺旋滚筒磨损的提取方法主要有以下几种：1、运用现有的计算公式，计算出螺旋滚筒每个截齿所受到的磨损量，该方法涉及的参数较多，并且参数取值范围较大，不可避免会产生较大的人为误差。2、采用有限元分析软件LS-DYNA 模拟采煤机滚筒的磨损量。LS-DYNA中煤的材料为黏弹塑性材料，单元失效后会自动移除，因此只能反映截割力对滚筒的磨损作用，对于截下来的煤，由于其自动移除，不能反映其对螺旋磨损的影响。3、采用物理实验的方法进行实际测量。物理测量方法需建立采煤机加载实验台，要制造出实验滚筒，购买相应的传感器以及连接测试线路。由于实际的物理实验，煤壁是通过一定的比例将水泥和沙子混合，凝固后形成具有一定强度的煤壁，但若想浇筑含夹矸的煤壁，则会相当耗时、费力且不经济。4、利用离散元方法，采用离散元采煤对机螺旋滚筒截割煤岩磨损提取，此外，该方法也不能用于当截割部变形或产生位置变化、滚筒角速度、角加速度的变化时对滚筒磨损的影响研究。综上，需要开发一种针对含夹矸煤岩的采煤机螺旋滚筒截割瞬态磨损量的提取方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采煤机螺旋滚筒截割含夹矸煤岩瞬态磨损量提取方法，该方法实现了含夹矸煤岩模型的建立，充分考虑了采煤机螺旋滚筒受到截割力作用使得截割部发生变形，能够判断采煤机螺旋滚筒截割含夹矸煤岩滚筒的磨损情况。

本发明的技术方案为：

采煤机螺旋滚筒截割含夹矸煤岩瞬态磨损量提取方法，包括以下步骤：

(1)获取含夹矸煤岩的物理力学性能参数和采煤机的结构参数；

(2)根据所述采煤机的结构参数，采用Pro/E建立采煤机各个零部件的三维实体模型，再装配成采煤机三维实体装配模型；并将采煤机截割部壳体、行星架和行星轴的三维实体模型通过Pro/E和ANSYS的接口分别导入到ANSYS中，在ANSYS中生成截割部壳体、行星架和行星轴这三个柔性件的模态中性文件；

(3)根据所述采煤机三维实体装配模型及三个柔性件的模态中性文件，运用Pro/E和ADAMS的接口，将采煤机三维实体装配模型导入ADAMS中，在ADAMS中将采煤机截割部壳体、行星架和行星轴用三个柔性件的模态中性文件替换；并根据采煤机的运动情况，设置各个零部件之间的运动副；实现了ADAMS中建立采煤机刚柔耦合虚拟样机模型。

(4)根据所述含夹矸煤岩的物理力学性能参数，利用EDEM建立含夹矸煤岩的煤壁模型；

(5)将所述采煤机螺旋滚筒三维实体装配模型转化为IGES格式，导入到所述含夹矸煤岩的煤壁模型中，建立采煤机螺旋滚筒截割含夹矸离散元仿真模型；

(6)启动ADAMS，并采用EDEM和ADAMS的接口EALINK使滚筒的离散元与ADAMS双向耦合，采煤机刚柔耦合虚拟样机模型中进行仿真，EALINK同时启动所述采煤机螺旋滚筒截割含夹矸离散元仿真模型进行仿真；

(7)在EDEM后处理获得采煤机螺旋滚筒的磨损的瞬时变化曲线及磨损量图。