瑞利随机分布下滚筒截割载荷重构算法与数值模拟

作     者：张丹 刘春生 李德根 ZHANG Dan LIU Chunsheng LI Degen

作者机构：黑龙江科技大学机械工程学院黑龙江哈尔滨150023 黑龙江科技大学学术理论研究部黑龙江哈尔滨150023 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2017年第42卷第8期

页      面：2164-2172页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：黑龙江省自然科学基金资助项目(QC2015053) 哈尔滨科技局创新人才基金资助项目(2015RAQXJ017) 国家自然科学基金资助项目(51674106) 

主　　题：采煤机 滚筒载荷重构 数值模拟 瑞利随机理论 截割实验 

摘      要：为了获得滚筒截割载荷特性曲线,对截齿与滚筒的受力进行了分析研究,得到了截齿轴向阻力与滚筒截割载荷的数值关系,运用自制的多截齿旋转截割煤岩实验设备,进行了截齿截割煤岩实验,得到了截齿三向力曲线,建立了滚筒截割载荷随机载荷曲线重构模型,给出了载荷重构算法,利用测试数据对滚筒截割载荷进行了数值模拟,得到了滚筒截割载荷重构载荷谱。研究结果表明:实验条件下煤岩崩落周期约为0.04 s,滚筒截割载荷数值上大于滚筒上各截齿同一时刻各截割阻力之和;滚筒截割载荷与参与截割的截齿截割阻力峰值、随机分布状态、截齿位置角、煤岩崩落周期及各截齿作用位置有关;所提算法与修正离散正则化算法比较,计算速度提高了约70倍,少样本数据下,该算法精度优于修正离散正则化算法,但重构数据只在重构点处具有真实性;使用改进的FFT算法进行重构曲线数值拟合,与FFT算法相比,计算量减小为原来的1/16,计算速度提高了约27倍,拟合优度相同,均为0.94,拟合曲线在总体趋势上比较平滑,呈现月牙形,与截割厚度变化规律一致,波形特征比较容易辨识,特征值便于判断和提取。研究结果为截齿三向力与滚筒截割载荷的关联提供依据,同时为滚筒截割载荷重构及数值拟合提供高效便捷的算法。