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1、采煤机截割头机构参数的优化设计摘要：根据煤炭生产的综合经济效益，建立了基于采煤机的截割比能耗、生产效率、栽荷波动和煤炭品质为综合H标函数的优化设计模型，通过对上述四个H标函数影响程度，确立了滚筒结构参数和运动参数为设汁变量，并根据截割头机构的工作条件和实践经验确定约束条件，采用生物进化思想，Matlab7.()1中的GA工具箱对在不同截割阻抗下的滚筒结构参数和运动参数进行了优化设计，以保证煤炭生产企业获得最人经济利益。关键词：采煤机；MATLAB；截割头；优化Abstract：：Accordingtooveralleconomiceffici
2、encyofcoalproduction,theestablishmentofaratiobasedminercuttingenergyconsumption,productionefficiency,loadfluctuationsandtheobjectivefunctionofcoalqualityfortheoptimizedmodel,throughtheinfluenceofthefourobjectivefunctions,andestablishedDrumstructuralparametersandmotionparame
3、tersasdesignvariables,andinaccordaneewiththeconditionsofcuttingbodiestodetermineconstraintsandpracticalexperience,theuseoftheIdeaofEvolution,Matlab7.01theGAtoolboxcuttingresistanceinthedifferentstructuralparametersandunderthedrumMovementparameterswereoptimizedtoensurethatco
4、alproductionenterprisestoobtainthegreatesteconomicbenefit.Keywords：Shearer；MATLAB；Cuttinghead；Optimizationo.引言截割头机构是采煤机承受外载的部件，它的各项参数指标直接影响着采煤机的工作效率、生产成本、机器零部件的使用寿命以及工作面环境。因此，对截割头机构参数进行优化设计是设计高质量采煤机的必要手段。截割头机构主要参数对采煤机及煤炭品质的影响⑴2】滚筒直径是影响截煤块度的因素之一，增大滚筒直径，有利于降低截齿截割时的线速度，从而提高块煤的
5、产出率。但直径过大，会增加截割机构的重量，影响机器工作的稳定性，同时会增大连续采煤机的截割比能耗。作为滚筒重要的结构参数Z—的截线距，合理的截线距不仅可以获得较高的块煤率，也是确保高效截割的重要条件。截线距过人，截齿容易产生封闭式切削，在截槽间形成“煤脊”，虽然有利于块煤率的提高，但由于不能充分利用前面截齿破碎时产生的煤岩裂隙，而使机器比能耗增大，加剧截齿的磨损；截线距过小，虽然单齿受力较小，但块煤率低，影响生产的经济。截齿的排列形式对滚筒载荷和煤的块度有着重耍的影响。顺序式排列的截齿,截割时由于煤壁一而裸露，在进刀方向的相邻截齿Z间又不能超
6、前截割,使截齿承受来自非裸露煤体一侧的很高的侧向力。交叉式排列的截齿，由于两相邻切槽已经超前切出，截割时煤壁上形成两个自由面，使截齿侧向受力均衡。在相同的工作条件下，交叉式排列所截得的块煤率大于顺序式排列。从上面分析可知，影响采煤机的稳定性、可靠性、煤炭的品质、工作效率、生产成本以及工作而粉尘量的因素很多，这些因素Z间往往相互制约。因此，确定对截割头机构参数优化模型时应综合考虑各因素的影响。目标函数时是评价设计方案优劣的标准，一般根据煤矿生产的要求和经济性要求来确定。为保证高的生产效率、好的煤炭品质和低的生产成本，选择截割比能耗、载荷波动、煤
7、炭品质及生产率为目标函数，从而提高煤炭牛产的综合经济效益。1.优化模型的建立冋1.1设计变量的选取根据国内外专家学者的研究成果和现场的试验分析,选择以下六个参数作为设计变量能够比较全面地反映模型特征⑶：选择滚筒直径D,截线距t,叶片头数N和排列方式P等结构参数和排列参数作为设计变量；选择滚筒的转速n,悬臂的摆速v等运行参数作为设计变量，即TX=[X15X2X3X4X55X6]=[D,t,N,P,N,v]o1.2目标函数的建立对截割头机构的工作性能通常从综合经济指标来考虑，一般要求截割比能耗低、载荷波动小、煤岩块度大以及生产率高。因此，将以上四
8、项评价指标作为目标函数，建立优化模型。1.2.1截割比能耗模型以相似理论为基础进行模化试验I4⑵，通过量纲分析和推导相似准则来研究截割比能耗与各参数之间的关系。采用
