采煤机变速截割传动系统研究

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1、采煤机变速截割传动系统研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：马鹏程指导教师：杨阳教授专业：机械电子工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一六年五月ResearchonCuttingTransmissionSystemofLongwallShearerwithVaryingCuttingSpeedAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringB

2、yMaPeng-chengSupervisedbyProf.YangYangSpecialty:MechatronicsEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,ChongqingChinaMay,2016中文摘要摘要采煤机是煤矿综采工作面的核心装备，其可靠性及智能化程度对采煤机的安全高效生产有着重要影响。随着浅层煤炭资源的枯竭，深部危险煤层的开采比例会逐渐加大，使得我国采煤行业迫切需要无人采掘装备，以期提高煤炭开采效率并减少潜在的矿

3、工伤亡事故。由于传统采煤机只调牵引速度而不调截割转速，在复杂地质煤层下的工况适应性差，也不符合无人采掘装备智能截割的要求。因此，本文基于“973”研究计划，提出一种采煤机变速截割传动系统，实现采煤机截割转速可调，论文的主要研究工作如下：①基于差动行星齿轮转速耦合原理，提出一种新型的采煤机变速截割传动系统，并对传动系统关键参数进行匹配，随后给出滚筒转速与变频电机频率间的表达式，为采煤机变速截割传动系统调速提供依据；②根据设计的采煤机变速截割传动系统，以集中质量法建立包括截割电机转子和滚筒的采煤机变速截割传动系统动力学方

4、程，给出方程中动力学参数的计算公式，并分析时变啮合刚度傅里叶展开式项数对啮合刚度的影响。③以AMESim为分析平台，建立采煤机变速截割传动系统运动学模型，分别分析系统在阶跃信号、不同斜率的斜坡信号和不同变化频率的正弦信号下，变频电机转速的变化情况，为制定电机调速策略提供参考。④建立差动行星齿轮系统的无阻尼自由振动动力学方程，并求解系统的固有特性，分析系统的振动形式；研究齿轮的啮合刚度与构件的支撑刚度对系统固有频率的影响，并推导差动2K-H行星齿轮啮合频率的表达式。⑤首先，建立采煤机变速截割传动系统和传统采煤机截割传动

5、系统的AMESim动力学模型，分别对比两种截割传动系统恒速截割时，在阶跃载荷下同级齿轮副的相对位移与接触力。其次，分别对比两种截割传动系统变速截割时，在阶跃载荷下同级齿轮副的相对位移与接触力。最后，分析采煤机变速截割传动系统恒速截割时，在不同频率的脉冲载荷下的动态响应。关键词：采煤机，截割传动系统，行星齿轮，系统动力学，AMESimI英文摘要ABSTRACTLongwallsheareristhekeyequipmentforthemineexploitationontheworkplace,itsreliabili

6、tyandintelligencehavingamaterialinfluenceonsafetyandefficiencyproductofthecoal.Theratioofdeep-dangerouscoalminingisgrowingwiththeshallowcoalexhausted,whichmakesourcountryminingindustrydesperatelyneedunmannedminingepuipmenttoimproveminingefficiencyandreducethepo

7、tentialminercasualtyaccidents.Theadaptabilityoftraditionallongwallshearerisbadundercomplexcoalseambecauseonlythetractionspeedcanbeadjustedwhilethedrumrotationalspeednot,whichdoesn’tconformtherequirementofunmannedminingequipmentintelligentizedcutting.Sothat,base

8、don”973”researchprogram,alongwallshearercuttingtransmission(LSCT-V)systemwithvaryingcuttingspeedisproposedinthispaper,themainresearchworksinclude:①Basedonspeedcoupledschemat