碩士開題報(bào)告分析

1、西安科技大學(xué)碩士生學(xué)位論文開題報(bào)告研究生學(xué)號(hào)：*研究生姓名：*導(dǎo)師姓名：*學(xué)科專業(yè)：機(jī)械工稈年級(jí)：研201；級(jí)院 系（部）機(jī)械工程學(xué)院西安科技大學(xué)研究生部制2015年3月13日填寫目錄1選題背景及目的 11.1選題背景及意義 11.2選題目的 32滾筒采煤機(jī)滾筒的發(fā)展情況及振動(dòng)截割技術(shù)在煤礦機(jī)械中的研究動(dòng)態(tài) 42.1滾筒采煤機(jī)滾筒的發(fā)展情況 42.2振動(dòng)截割技術(shù)在煤礦機(jī)械上的研究動(dòng)態(tài) 43采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的研究方案 83.1本課題擬研究?jī)?nèi)容及研究方法 83.2本課題擬采取的研究技術(shù)路線 93.3本課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 94課題研究過(guò)程中可能遇會(huì)到的難題 105本課題的進(jìn)度安排 10參考文獻(xiàn) 1

2、1西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文開題報(bào)告西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文開題報(bào)告采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒研究1選題背景及目的1.1選題背景及意義現(xiàn)代機(jī)械化長(zhǎng)壁采煤工作面中，滾筒式采煤機(jī)在所有機(jī)械化采煤設(shè)備中的使用量占 到90%以上，直接影響著采煤效率和成本。滾筒式采煤機(jī)功能強(qiáng)大種類繁多。根據(jù)滾筒 數(shù)量，可將滾筒采煤機(jī)分為單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)，雙滾筒采煤機(jī)可免開缺口， 能適應(yīng)較復(fù)雜的頂、底板條件，采高范圍大能，能截割硬煤，調(diào)高方便，而單滾筒采煤 機(jī)只用在薄煤層中，如今很少使用 ；根據(jù)牽引方式，滾筒采煤機(jī)又可分為有鏈牽引滾 筒采煤機(jī)和無(wú)鏈牽引滾筒采煤機(jī)，其中無(wú)鏈牽引滾筒采煤機(jī)移動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小、故障率 低、壽命長(zhǎng)

3、、可適應(yīng)大傾角（最大達(dá)54°條件工作、可實(shí)現(xiàn)工作面多臺(tái)同時(shí)工作，提高 了工作效率，并且可避免斷鏈?zhǔn)鹿?。隨著技術(shù)的發(fā)展和對(duì)大傾角煤層的開采需求，有 鏈牽引滾筒采煤機(jī)逐漸被無(wú)鏈牽引滾筒采煤機(jī)取代。因此本文所闡述的滾筒采煤機(jī)主要 指無(wú)鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)。現(xiàn)有的滾筒采煤機(jī)切削煤層的機(jī)理實(shí)質(zhì)是借助采煤機(jī)牽引力使?jié)L筒造成對(duì)煤壁的擠 壓力3，再使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)落煤，與平銑刀銑削工件類似，采用了滾筒平穩(wěn)銑削煤層 的方法。滾筒采煤機(jī)切削煤層的這個(gè)過(guò)程，可總結(jié)為：平穩(wěn)落煤、裝煤、搖臂擺動(dòng)一一反向一一推進(jìn)一一平穩(wěn)落煤、裝煤、搖臂擺動(dòng)。近幾年來(lái)，雖然國(guó)內(nèi)能源資源狀況略有調(diào)整，許多新型能源不斷開發(fā)利用，加上

4、金 融危機(jī)的影響，整個(gè)煤炭行業(yè)處于低迷狀態(tài)，但煤炭資源作為主體能源的地位將在很長(zhǎng) 一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。滾筒采煤機(jī)作為高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備，理所當(dāng)然 會(huì)隨著采煤技術(shù)及當(dāng)代社會(huì)對(duì)低能耗、高效率、高產(chǎn)量的需求而不斷革新和發(fā)展。滾筒是采煤機(jī)截割部的關(guān)鍵部件，其承擔(dān)著落煤、裝煤及噴霧降塵等任務(wù)，消耗的 功率占約整個(gè)采煤機(jī)功率的80%90% 4。其結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣與采煤機(jī)的生產(chǎn)能力、比 能耗、工作時(shí)的負(fù)載狀況、截齒的受力情況、塊煤率、粉塵量等重要性能指標(biāo)密切相關(guān)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)可見(jiàn)，前人在采煤機(jī)截割滾筒的研究方面已經(jīng)取得了許多成果5-14，這為尋求滾筒零部件更適合實(shí)際工況的結(jié)構(gòu)尺寸、材料類型、零部

5、件加工工藝及改善采煤 機(jī)截割部的截割性能起到了關(guān)鍵作用。然而，縱觀國(guó)內(nèi)外的研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，盡管許多科研 人員為提高采煤機(jī)截割性能和壽命做了諸多研究，但現(xiàn)代機(jī)械化連續(xù)采煤中還是存在許 多不足之處，特別是針對(duì)較難開采的煤層（如薄煤層、大傾角煤層、夾矸煤層、小斷煤 層、極硬質(zhì)煤層），這些缺陷越發(fā)明顯。具體表現(xiàn)如下：1）截齒的磨損嚴(yán)重。在實(shí)際采煤工作中，特別是在開采硬質(zhì)煤層或夾矸煤層時(shí)，截 齒切削煤層過(guò)程中，由于截齒與煤巖的摩擦，其局部溫度上升很快，使其極易磨損（盡 管截齒可以在齒座中旋轉(zhuǎn)而自銳）失效。雖然研究人員不斷地設(shè)計(jì)新型高耐磨性截齒， 但采掘那些難開采煤層時(shí)，改善效果依然不明顯。2）截齒受載荷較大

6、?，F(xiàn)在的采煤機(jī)理，大多都是依靠滾筒上截齒對(duì)煤巖的擠壓，使 煤層局部崩裂而落，在煤層產(chǎn)生裂紋之前，截齒上的載荷會(huì)急劇增加（經(jīng)磨鈍了的截齒 表現(xiàn)尤為明顯），而一旦裂紋產(chǎn)生，煤層會(huì)迅速崩潰，截齒上的載荷又會(huì)突然降低，這相 當(dāng)于對(duì)截齒施加了周期性的階躍載荷，很容易引起截齒的疲勞斷裂和磨損。3）能耗比高。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的采煤機(jī)都在向大機(jī)型大功率方向發(fā)展，雖然實(shí)踐證 明，機(jī)重和功率越大，生產(chǎn)效率可相對(duì)提高，但能耗比也在不斷增大。4）煤塊率低?，F(xiàn)有滾筒式采煤機(jī)利用平穩(wěn)切削方式落煤，此方法很好地發(fā)揮了截齒 剪切力作用，利用了煤抗剪切力低，易于剪切破碎的特點(diǎn)，但是，當(dāng)單個(gè)截齒與煤壁作 用時(shí)，由于截齒切入煤壁深度

7、淺，同時(shí)截齒速度方向始終與新切削煤壁相切，所以破碎 角小15，能量損耗相對(duì)較多，其落下來(lái)的煤塊就很小。5）粉塵量大。近幾年來(lái)，社會(huì)不斷提倡人性化生產(chǎn)，注重環(huán)境保護(hù)，而平穩(wěn)切削采 煤過(guò)程，因破碎煤塊小，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，盡管滾筒上設(shè)有噴霧滅塵系統(tǒng)，但連續(xù)機(jī) 械化采煤時(shí)，粉塵量還是相當(dāng)大，這對(duì)工人的身體健康危害很嚴(yán)重。此外，隨著煤粉塵 量的不斷累積，達(dá)到一定濃度后就會(huì)為井下安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。為了延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限，提高資源的回收率，對(duì)那些較難開采的煤層（如薄煤層、 大傾角煤層、夾矸煤層、小斷煤層、極硬質(zhì)煤層等，在許多礦井中煤的賦存量約占該礦 井總煤炭?jī)?chǔ)量的20%左右16）的開采利用日益重要。開采這

8、些煤層時(shí)，采煤機(jī)將面臨更 大挑戰(zhàn)，滾筒截割切削的將不是單純的煤，而更多的是硬質(zhì)煤或夾煤矸石。滾筒采煤機(jī)是現(xiàn)代長(zhǎng)壁工作面采煤技術(shù)中關(guān)鍵設(shè)備，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)還無(wú)法被 其他類型采煤機(jī)完全替代，而對(duì)于現(xiàn)有滾筒采煤機(jī)，如何通過(guò)改進(jìn)技術(shù)從而提高難開采 煤層煤塊率、減少粉塵量、降低比能耗、改善截齒的受載情況從而提高其使用壽命，乃 至為煤炭生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，將是現(xiàn)代滾筒采煤機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作中面臨重要課題。為了解決現(xiàn)有滾筒采煤機(jī)的缺陷，查閱資料發(fā)現(xiàn)，許多國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者在不斷研究 新型采煤技術(shù)以替代平穩(wěn)切削技術(shù)，煤巖沖擊破碎技術(shù)研究較多，比如，落錘對(duì)煤巖撞 擊破碎作用、圓柱桿件的沖擊作用及沖擊波的傳播、拋

9、射體對(duì)巖石類材料的撞擊作用、 高壓水射流的沖擊破碎作用、沖擊鑿巖機(jī)對(duì)煤巖的沖擊扭轉(zhuǎn)作用以及其他形狀器具的沖 擊研究等15。而對(duì)煤巖沖擊破碎研究中比較有名的是慣性沖擊振動(dòng)切割技術(shù)，該技術(shù)在上世紀(jì)末,在我國(guó)與前蘇聯(lián)的合作下已經(jīng)成功應(yīng)用于 ELMB 75C、120C掘進(jìn)機(jī)上，因?yàn)檎駝?dòng)截割是 在主扭矩上疊加了一個(gè)按正弦規(guī)律變化的附加扭矩，截割過(guò)程實(shí)現(xiàn)變力沖擊截割，更容 易破碎煤巖，從而使掘進(jìn)機(jī)比能耗降低了 20%30%、提高了截齒壽命及降低粉塵量17振動(dòng)截割技術(shù)是一種高效節(jié)能的先進(jìn)技術(shù)18，其實(shí)質(zhì)就是將瞬態(tài)載荷施加在煤巖中， 產(chǎn)生的應(yīng)力脈沖作用于煤巖的裂縫中，引起裂紋的高速擴(kuò)展、分叉，乃至破碎。此外此

10、 技術(shù)改善了截齒受力情況，振動(dòng)的截齒使截槽斷面變寬，從而降低截齒側(cè)面所受的粘附 力和摩擦力。毋庸置疑，將此技術(shù)應(yīng)用到滾筒采煤機(jī)上，將會(huì)解決其當(dāng)前面臨的一些缺 陷，所以，研究采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒具有重要意義。鑒于此，本文通過(guò)研究滾筒采煤機(jī)慣性沖擊振動(dòng)切割技術(shù)來(lái)解決現(xiàn)有滾筒采煤機(jī)遇 到的技術(shù)難題，為難開采煤層采煤機(jī)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。1.2選題目的選擇采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的研究為題的主要目的：1）對(duì)采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的工作原理進(jìn)行分析闡述，說(shuō)明其扭振機(jī)理，指出 其減小截割阻力和降低比能耗的原因，為采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒能夠在井下工作面中有效 工作提供理論支持；2）建立采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的動(dòng)力學(xué)模型，

11、對(duì)截割滾筒振動(dòng)器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，為 采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的研制提供參考；3）改變振動(dòng)器的偏心距和質(zhì)量等相關(guān)參數(shù)，尋求提高振動(dòng)器工作性能（減小截割阻 力）的適宜參數(shù)，擬合出其相關(guān)參數(shù)與截割力之間的定量關(guān)系，為振動(dòng)截割滾筒采煤機(jī) 振動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。2滾筒采煤機(jī)滾筒的發(fā)展情況及振動(dòng)截割技術(shù)在煤礦機(jī)械中的研究動(dòng)態(tài)2.1滾筒采煤機(jī)滾筒的發(fā)展情況六十年代，歐洲一些國(guó)家研制出了可調(diào)節(jié)截割滾筒高度的滾筒采煤機(jī)，與此同時(shí)， 還研制出了螺旋葉片式截割滾筒，替代了以前的圓筒形截割滾筒，大幅度提升了滾筒的 裝煤能力19。1995年，土耳其學(xué)者O.Z. Hekimoglu5對(duì)滾筒上不同位置處截齒進(jìn)行了受 力分析，

12、指出端盤截齒較葉片截齒受力大，且磨損較快，并指出了徑向截齒采掘硬煤的 弊端。2003年，美國(guó)學(xué)者Rizwan A. Qayyum通過(guò)改變截齒的類型進(jìn)行截割試驗(yàn)，研究 了滾筒截割比能耗、可呼吸性粉塵量、滾筒載荷與截齒的關(guān)系。2005年，土耳其學(xué)者E.Mustafa Eyyuboglu和Naci Bolukbasi通過(guò)改變滾筒上截齒排列以研究其對(duì)其截割性能 的影響，并闡述了截齒周向角度的布置對(duì)截割載荷影響不大。上世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的煤炭企業(yè)主要依靠進(jìn)口采煤機(jī)進(jìn)行煤炭生產(chǎn)，技術(shù) 人員通過(guò)對(duì)進(jìn)口采煤機(jī)拆裝分析和研究，探索研究采煤機(jī)滾筒設(shè)計(jì)理論，對(duì)采煤機(jī)的研 究處于引進(jìn)消化 仿制階段20。改革開

13、放以來(lái)，國(guó)家對(duì)采煤機(jī)技術(shù)高度重視，高 校、煤研所及煤炭企業(yè)對(duì)采煤機(jī)技術(shù)研究大力投入，在對(duì)其理論分析研究的同時(shí)，再利 用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)其設(shè)計(jì)研制，使得采煤機(jī)滾筒得到了快速發(fā)展。2.2振動(dòng)截割技術(shù)在煤礦機(jī)械上的研究動(dòng)態(tài)80年代初，澳大利亞學(xué)者 Gottlieb21進(jìn)行了單齒模擬振動(dòng)截割褐煤的試驗(yàn)，其主要 研究施加振動(dòng)后切削阻力的變化情況，結(jié)果表明，振動(dòng)切削阻力大幅度的降低，比能耗 降低，且基于此技術(shù)的挖掘裝載機(jī)在露天采礦中被大力提倡。90年代初，俄羅斯圖拉工學(xué)中央礦山掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計(jì)院開始研制慣性沖擊式掘進(jìn)機(jī)22，在已有的懸臂掘進(jìn)機(jī)上安裝液壓馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)器，工作中開啟馬達(dá)，可將周 期性簡(jiǎn)

14、諧變化的扭矩疊加到掘進(jìn)機(jī)截割頭上，使其得到切向附加沖擊波動(dòng)力?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 表明其可明顯提高破巖能力和生產(chǎn)率，降低比能耗的同時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，當(dāng)f約為78時(shí)，比耗能降低了 1/3;當(dāng)f約為67時(shí)，主電機(jī)功率平均減小 25%30%,工作機(jī)構(gòu)扭矩 減小20%25%。在半煤巖巷道中，生產(chǎn)率提高 30%40%,在煤巷(f<4)中，生產(chǎn)率提高30%50%。煤巷掘進(jìn)機(jī)一般只能用于f<6，加激振器后能用于f < 87。同一時(shí)期， 德國(guó)博馬德扎爾茨基特公司研制了帶有兩個(gè)振動(dòng)器的振動(dòng)滾刀掘進(jìn)機(jī)切割頭23。2004年，日本愛(ài)媛大學(xué)T.Muro24等人對(duì)振動(dòng)切削巖石進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討了振動(dòng)的頻率、振幅、切

15、削速度以及振動(dòng)的波形對(duì)最大切削阻力的影響。指出振動(dòng)時(shí)的水平切 削阻力明顯下降，正弦波振動(dòng)時(shí)的能量消耗要比三角波振動(dòng)時(shí)的能量消耗低。1996年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部的荊元昌教授25在自行設(shè)計(jì)建立的實(shí)驗(yàn)室振動(dòng) 截割試驗(yàn)臺(tái)上，針對(duì)大同煤田的硬煤，以單截齒與煤樣在相對(duì)振動(dòng)的情況下模擬實(shí)際采 煤過(guò)程，利用相似理論建立了試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，然后采用正交試?yàn)法對(duì)模型采取優(yōu)化試驗(yàn)。通 過(guò)改變振動(dòng)頻率、振動(dòng)振幅、振動(dòng)波形、截割對(duì)象、截割截距以及振動(dòng)與截割的相對(duì)方 向、截割與層理的相對(duì)方向來(lái)研究各參數(shù)對(duì)實(shí)際主截割力及單位能耗的影響。尋找使截 割力及截割單位能耗明顯降低的參數(shù)組合，結(jié)果表明，煤平行于層理方向的破壞強(qiáng)度小

16、于垂直于層理方向的破壞強(qiáng)度，利用此特點(diǎn)，振動(dòng)截煤法對(duì)平行于層理截割效果更佳， 可使主截割力平均降低 2245%左右。此外，刀具振動(dòng)時(shí)將振動(dòng)能傳給煤體，使煤產(chǎn)生 振動(dòng)，煤在多次重復(fù)載荷作用下，在低于破壞強(qiáng)度時(shí)破壞，而且振動(dòng)能量輸人給煤體， 煤的振動(dòng)慣性增加了層理間的內(nèi)應(yīng)力，使得煤更易破碎，從而可使截割單位能耗在一定 的振動(dòng)波形及截割對(duì)象情況下平均降低 2936%。1998年前后太原理工大學(xué)的田取珍教授及他的團(tuán)隊(duì)們，對(duì)利用機(jī)械沖擊技術(shù)破碎煤 巖方面進(jìn)行了深入研究，提出了沖擊式采煤方法。他們根據(jù)采煤工作面煤壁受地壓作用 后煤體強(qiáng)度降低的特點(diǎn)，利用沖擊刀具對(duì)煤壁進(jìn)行沖擊劈裂 （如圖1.1和圖1.2），

17、在回采 工藝上實(shí)現(xiàn)了沖擊式落煤，并在 AM-500型滾筒式采煤機(jī)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)搖臂和 沖擊機(jī)構(gòu)成功研制了 TC-I型沖擊式采煤機(jī)，該沖擊式采煤機(jī)有兩排縱向排列的交替運(yùn)動(dòng) 的沖擊工作機(jī)構(gòu)，該工作機(jī)構(gòu)在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下使刀架連同安裝其上的刀齒對(duì)煤壁進(jìn)行 輪番交替沖擊落煤。該采煤機(jī)在晉城礦務(wù)局鳳凰山2319礦井下分層綜采工作面進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 取得了非常好的效果：產(chǎn)塵率比滾筒式采煤機(jī)使用噴霧的情況下降低85%以上，采煤工作面的塊煤率可達(dá)到83%，比滾筒式采煤機(jī)提高30%以上26,27。11圖1.1沖擊截割傳動(dòng)系統(tǒng)1-大軸；2、3-偏心軸；4-長(zhǎng)連桿；5-小滑塊；6-長(zhǎng)刀架；7-箱體；8-短連桿；9-短刀

18、架；10-上導(dǎo)向座；11-下導(dǎo)向座圖1.2采煤工作面沖擊破煤方式1-煤壁自由面；2-切口處自由面；3-外側(cè)刀架；4-內(nèi)側(cè)刀架；5-刀齒；6-新煤壁自由面2001年，南京晨光集團(tuán)有限公司和西安科技大學(xué)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上合作研制了慣性沖擊振動(dòng)切割技術(shù)，并與上海煤科院合作完成了ELMB-75C型掘進(jìn)機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)制造和井下工業(yè)性試驗(yàn)，結(jié)果表明振動(dòng)截割技術(shù)節(jié)能、高效和經(jīng)濟(jì)28 oELMB-75C型掘進(jìn)機(jī)的沖擊振動(dòng)截割頭機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖2010年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)鄒正龍教授29在水力采煤的高壓水射流技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合 擺振磨料水射流的動(dòng)力特性，利用了擺振水射流的動(dòng)力特性和煤巖破壞特點(diǎn)，分析了擺 振磨料

19、水射流切落煤巖的機(jī)理，并優(yōu)化了擺振磨料水射流的落煤工藝，提高了擺振水射流 的落煤效率和振動(dòng)頻率，降低了比能耗。然而，此期間，將慣性沖擊振動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到滾筒采煤機(jī)截割部上的研究，國(guó)內(nèi)外鮮 有涉及。隨著采煤機(jī)使用范圍的日益擴(kuò)大及企業(yè)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)滾筒采煤 機(jī)截割能力、比能耗及工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵量的要求也不斷提高。要提高滾筒采煤機(jī)這些 方面的性能，應(yīng)用沖擊振動(dòng)截割技術(shù)無(wú)疑是一種新型有效的方法。3采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的研究方案3.1本課題擬研究?jī)?nèi)容及研究方法1）研究采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的振動(dòng)機(jī)理為了研究振動(dòng)截割滾筒采煤機(jī)能否有效提高截割能力、煤塊率和截割部的使用壽命， 首先須研究采煤機(jī)振動(dòng)截

20、割滾筒振動(dòng)器的工作原理。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外滾筒采 煤機(jī)特別是應(yīng)用振動(dòng)截割技術(shù)的采煤機(jī)的研究動(dòng)態(tài)，借鑒沖擊振動(dòng)技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)上的應(yīng) 用原理來(lái)研究采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的振動(dòng)機(jī)理。2）建立振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型闡述采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的工作原理，簡(jiǎn)化振動(dòng)器系統(tǒng)的力學(xué)模型并建立系 統(tǒng)的拉格朗日微分方程。利用MATLAB的simulink工具箱，編寫求解空載系統(tǒng)的微分方 程的指令，給定模型一組初始數(shù)據(jù)（如偏心距、偏心質(zhì)量等），以求解給定數(shù)據(jù)下系統(tǒng)的 輸出扭矩振動(dòng)曲線。3）建立振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器實(shí)體模型并驗(yàn)證模型振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型搜集參考某型號(hào)采煤機(jī)截割滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用Solidwo

21、rks軟件，建立截割滾筒振動(dòng)器各部件的實(shí)體模型，并對(duì)其進(jìn)行虛擬裝配和干涉檢測(cè)，在無(wú)干涉問(wèn)題的情況下， 將模型保存為parasolid格式，將其導(dǎo)入到ADAMS軟件，給定模型與之前同樣的初始數(shù) 據(jù)（如偏心距、偏心質(zhì)量等），對(duì)模型進(jìn)行約束和加載，然后對(duì)其在空載下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿 真分析。將振動(dòng)器實(shí)體動(dòng)力學(xué)仿真分析的結(jié)果與理論計(jì)算分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái) 驗(yàn)證力學(xué)模型的正確性。4）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)以偏心錘的偏心距和質(zhì)量為兩個(gè)因素，以偏心錘的偏心距和質(zhì)量的大小為試驗(yàn)水平，選用合適的正交表，設(shè)計(jì)出2因素多水平的試驗(yàn)方案，為進(jìn)行正交試驗(yàn)提供依據(jù)。5）振動(dòng)器的數(shù)值模擬試驗(yàn)分析按照2因素多水平的正交試驗(yàn)方案，改變振

22、動(dòng)器的偏心質(zhì)量和偏心距，利用MATLAB 的simulink工具箱對(duì)振動(dòng)器進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)求解，采集分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合出偏心錘 的偏心距和質(zhì)量與截割力之間的函數(shù)關(guān)系，為振動(dòng)截割滾筒采煤機(jī)振動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供理 論依據(jù)。3.2本課題擬采取的研究技術(shù)路線.果*完成學(xué) 位論文撰寫3.3本課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)1）掌握振動(dòng)截割技術(shù)核心部件 一一振動(dòng)器的工作原理，建立振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器振 動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型；2）搜集和參考某型號(hào)采煤機(jī)的資料，建立振動(dòng)器的幾何實(shí)體模型，通過(guò)對(duì)幾何實(shí)體 模型的動(dòng)力學(xué)仿真來(lái)驗(yàn)證力學(xué)模型的正確性；3）利用正交實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過(guò)不斷該改變振動(dòng)器偏心錘的參數(shù)進(jìn)行數(shù) 值模擬（動(dòng)力學(xué)分析

23、）試驗(yàn)，以尋求振動(dòng)器偏心錘的偏心距和質(zhì)量與截割力之間的定量 關(guān)系；4）通過(guò)偏心錘的偏心距和質(zhì)量與截割力之間的關(guān)系，討論提高滾筒截割力的有效措 施，為振動(dòng)截割滾筒的設(shè)計(jì)提供理論支撐。4課題研究過(guò)程中可能遇會(huì)到的難題在對(duì)本課題的研究過(guò)程中，可能會(huì)遇到許多困難：1建模時(shí)可能會(huì)遇到的難題。因?yàn)槭袌?chǎng)上缺乏采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，建立振動(dòng)器的實(shí)體模 型就顯得比較困難，針對(duì)此問(wèn)題，本課題將根據(jù)采煤機(jī)滾筒的結(jié)構(gòu)參考ELMB 75C掘進(jìn)機(jī)的截割頭的振動(dòng)機(jī)構(gòu)建模；又因?yàn)槿狈Σ擅簷C(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的理論研究，如何 建立振動(dòng)器振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型也就成為難題，為解決問(wèn)題，本課題將簡(jiǎn)化振動(dòng)截割滾筒 的力學(xué)

24、模型，理想化處理許多約束和載荷，并利用振動(dòng)器的實(shí)體動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證 力學(xué)模型的正確性。2.模擬仿真可能會(huì)遇到問(wèn)題在解決好振動(dòng)器的建模問(wèn)題之后，實(shí)際操作中，在利用ADAMS仿真軟件對(duì)其做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，對(duì)模型的簡(jiǎn)化和導(dǎo)入，添加約束和載荷還可能會(huì)遇到過(guò)約束或欠約束等各 種問(wèn)題，如何解決好這些問(wèn)題，也將成為本課進(jìn)行研究的關(guān)鍵，為解決好問(wèn)題，須查閱 相關(guān)資料，認(rèn)真學(xué)習(xí)仿真軟件，虛心向經(jīng)驗(yàn)豐富的師長(zhǎng)學(xué)習(xí)，以順利解決問(wèn)題并提高自 己相關(guān)方面的業(yè)務(wù)能力。3 .數(shù)據(jù)分析處理可能會(huì)遇到的問(wèn)題如何通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果中采集并分析處理數(shù)據(jù)，以得到偏心錘的偏心距和質(zhì)量與 截割力之間的關(guān)系，是本課題可能會(huì)遇到的難題，也

25、是本課題研究的關(guān)鍵。5本課題的進(jìn)度安排2014.09 2014.11查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒的研動(dòng)態(tài)；分析振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的工作原理及主要結(jié)構(gòu)；學(xué)習(xí) Solidworks 軟件和 ADAMS 軟件；2014.12 2015.03 完成選題、確定研究?jī)?nèi)容以及擬研究方法并開題；2015.04 2015.08對(duì)振動(dòng)器的工作原理進(jìn)行分析，建立采煤機(jī)振動(dòng)截割滾筒振動(dòng)器的實(shí)體模型，同時(shí)建立并求解振動(dòng)器振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型；2015.09 2015.12 以偏心錘的偏心距和質(zhì)量為兩個(gè)因素，確定試驗(yàn)水平，選用合適 的正交表，設(shè)計(jì)出2因素多水平正交表，并依據(jù)此正交實(shí)驗(yàn)表利 用ADAMS

26、仿真軟件動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，尋 找偏心錘的偏心距和質(zhì)量與截割力的關(guān)系，為振動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供 理論依據(jù)；2016.01 2016.03 總結(jié)課題的研究結(jié)果，完成學(xué)位論文的撰寫。參考文獻(xiàn)1 陶馳東.采掘機(jī)械M.北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.2 謝錫純,李曉豁.礦山機(jī)械與設(shè)備M.徐州:中國(guó)礦業(yè)出版社,2007.3 田取珍.沖擊式采煤的研究J.煤炭學(xué)報(bào),1998,23(6).4 焦麗,李曉豁,姚繼權(quán).采煤機(jī)截齒動(dòng)力學(xué)模型及其求解方法J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2008, 27(2): 285.5 O.Z. Hekimoglu. The radial line concep

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29、spaci ng on boom type roadheader cutting head performance J.Tunneling and Underground space Tech nology.2005,20:418-425.9 Bo Yu. Numerical simulation of continuous miner rock cutting process D. USA: College of Engin eeri ng and Min eral Resources at West Virgi nia Uni versity,2005.10 張守柱，呂劍梅.采煤機(jī)滾筒截齒排列的研究J.西安礦業(yè)學(xué)院學(xué) 報(bào),1998,18(2):170-172.11 胡應(yīng)曦，陳啟梅.采煤機(jī)滾筒截齒配置及滾筒轉(zhuǎn)速與牽引速度匹配關(guān)系的分析J.貴州