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采煤机整机非线性静力学特性研究

煤炭学报 2017年第11期42卷 3051-3058页

作者：陈洪月王鑫毛君刘烈北白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000

为研究大跨度、过约束条件下采煤机支撑滑靴受力特点,考虑采煤机倾角及俯仰角等因素影响,构建了18个载荷下的采煤机整机静力学模型,针对模型系数矩阵的不确定性,提出采用改进凝聚函数对采煤机静力学方程的绝对值系数矩阵进行了处理,获... 详细信息

为研究大跨度、过约束条件下采煤机支撑滑靴受力特点,考虑采煤机倾角及俯仰角等因素影响,构建了18个载荷下的采煤机整机静力学模型,针对模型系数矩阵的不确定性,提出采用改进凝聚函数对采煤机静力学方程的绝对值系数矩阵进行了处理,获取修正后的光滑非线性方程组,将截割实验下的滚筒三向力载荷作为输入激励代入到静力学方程中,再利用Levenberg-Marguardt算法对方程组进行求解,得到各滑靴受力的理论计算值,并与实际测量值进行比较,误差范围在10%以内,验证了理论模型的正确性。采用控制变量法分别改变采煤机倾角和俯仰角的取值,研究采煤机倾角和俯仰角变化对采煤机各滑靴受力的影响。研究结果表明:采煤机倾角变化对前后导向滑靴侧推力影响较大,对前后导向滑靴以及平滑靴支撑力影响较小;采煤机倾角变化对各滑靴受力均有一定的影响,且受力变化呈近似线性关系。

关键词：采煤机 Levenberg-Marguardt算法光滑函数非线性静力学

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2PPaPaR并联机构性能分析及优化设计

中国机械工程 2023年第19期34卷 2304-2312页

作者：蒲志新郭建伟潘玉奇白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000

提出了一种新型的四自由度3T1R并联机构——2PPaPaR并联机构,该机构具有结构简单、构型对称、工作空间大、定位精度高、灵巧度好等特点,可广泛应用于分拣、搬运以及包装等操作中。基于螺旋理论验证了该机构自由度的数目和种类,通过对其... 详细信息

提出了一种新型的四自由度3T1R并联机构——2PPaPaR并联机构,该机构具有结构简单、构型对称、工作空间大、定位精度高、灵巧度好等特点,可广泛应用于分拣、搬运以及包装等操作中。基于螺旋理论验证了该机构自由度的数目和种类,通过对其构型进行分析,基于闭环矢量法求得运动学正逆解模型,并利用正逆解算例进行了验证,以运动学逆解作为约束条件,基于数值法计算出该并联机构的工作空间。对机构的输入和输出速度特性进行分析,建立了机构雅可比矩阵,并基于此分析了该机构的奇异位形,给出了几种典型的奇异构型。以可达工作空间、定位精度和可操作度三种性能评价指标为目标函数,采用粒子群算法对机构几何尺寸参数进行优化设计,对比发现,优化后机构的运动性能有了明显的提高,从而为后续样机搭建提供了参考。

关键词：并联机构性能指标粒子群算法优化设计

基于NSGA-Ⅲ算法的采煤机滚筒优化设计及系统开发

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中国机械工程 2018年第19期29卷 2335-2342页

作者：毛君王鑫陈洪月张坤白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 中国煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心阜新123000

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优... 详细信息

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优化模型。采用NSGA-Ⅲ算法对提出的有约束多目标采煤机滚筒优化模型进行寻优,利用MATLAB开发了采煤机滚筒优化设计系统,以某公司截割实验的煤岩参数、工况条件为输入,通过采煤机滚筒优化设计系统得到滚筒最佳设计方案,该滚筒相对于MG500/1130WD采煤机滚筒,装煤能力提高了12.7%、截割比能耗降低了8.0%、载荷波动系数减小了20%。结合CAD技术以及初始图形交换规范(IGES)形成了完整的采煤机滚筒三维虚拟模型。

关键词：螺旋滚筒多目标优化 NSGA-Ⅲ算法初始图形交换规范

基于弹-塑-断裂理论的镐型截齿截割机理研究与实验验证

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振动与冲击 2021年第3期40卷 165-171,194页

作者：王鑫徐兰欣陈洪月白杨溪陈洪岩辽宁工程技术大学矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000 西安科技大学管理学院西安710054 辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000

为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤... 详细信息

为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤岩在弹性变形、塑性变形和断裂失稳状态下截齿截割力以及煤岩应力表达式。最后采用自主搭建实验设备进行不同截割倾角的镐型截齿截割煤岩实验,实验结果表明:煤岩在截齿截割力作用过程中,随着截齿截割深度的增加,截齿与煤岩的接触面积逐步增大,煤岩存在弹性变形阶段、塑性变形阶段以及断裂失稳阶段并与理论模型相符;截割倾角为90°、75°、60°时,截齿截割阻力理论值与实验值的均方根误差分别为0.082 kN、0.199 kN、0.204 kN,理论值与实验值相差较小,验证理论模型的正确性。

关键词：截齿截割机理弹塑性力学断裂力学

钢丝绳橡胶输送带混合本构模型及动力学参数变化规律分析

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机械设计与研究 2017年第3期33卷 182-186页

作者：陈洪月白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学国家地方联合矿山液压技术与装备工程研究中心辽宁阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000

钢丝绳橡胶输送带是由钢丝绳芯和橡胶覆盖层组成的复合材料,其动力学参数的确定是研究带式输送机动态特性的关键问题,首先提出由钢丝绳广义Maxwell模型和橡胶基体三元件固体模型并联组合得钢丝绳芯橡胶输送带的混合本构模型,采用粘弹性... 详细信息

钢丝绳橡胶输送带是由钢丝绳芯和橡胶覆盖层组成的复合材料,其动力学参数的确定是研究带式输送机动态特性的关键问题,首先提出由钢丝绳广义Maxwell模型和橡胶基体三元件固体模型并联组合得钢丝绳芯橡胶输送带的混合本构模型,采用粘弹性理论建立动应变作用下混合本构模型方程,推导应力解析解,再采用反演变换法建立本构动力学参数的辨识模型,然后对不同位移、频率加载条件下钢丝绳、橡胶基体进行了动态加载实验与本构模型参数识别,并采用多项式对参数进行了拟合,揭示了不同加载条件下动力学参数的变化规律,最后通过实验对动力学参数拟合公式的准确性进行了验证。

关键词：钢丝绳橡胶输送带 Maxwell模型三元件固体模型粘弹性参数辨识

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橡胶输送带恢复力模型辨识与参数预测

中国机械工程 2016年第6期27卷 810-814页

作者：陈洪月白杨溪张瑜邓文浩辽宁工程技术大学阜新123000 国家地方联合矿山液压技术与装备工程研究中心阜新123000 宾夕法尼亚大学费城宾夕法尼亚19104

橡胶输送带恢复力模型辨识及其参数识别是研究输送带迟滞能耗的关键问题。提出采用高斯函数描述恢复力模型,并采用理论与实验研究相结合的方法分析和验证了高斯函数描述恢复力的可行性及准确性;以实验数据和拟合数据为训练样本,采用经... 详细信息

橡胶输送带恢复力模型辨识及其参数识别是研究输送带迟滞能耗的关键问题。提出采用高斯函数描述恢复力模型,并采用理论与实验研究相结合的方法分析和验证了高斯函数描述恢复力的可行性及准确性;以实验数据和拟合数据为训练样本,采用经果蝇算法优化后的RBF神经网络对不同激励下恢复力模型系数进行预测,再通过实验对预测结果的准确性进行了验证。

关键词：输送带迟滞特性高斯函数参数识别果蝇优化算法

多约束条件下采煤机摇臂横向振动分析及试验验证

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工程设计学报 2020年第6期27卷 707-712页

作者：白杨溪陈洪月陈洪岩王鑫辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000

摇臂是采煤机的关键执行部件,起调节滚筒截割煤岩高度的作用,其在复杂工况环境下会产生强烈的振动。为了研究采煤机摇臂的横向振动特性,首先,对采煤机摇臂及其连接件进行理论建模,建模时将摇臂简化成梁模型、滚筒简化成集中质量块、小... 详细信息

摇臂是采煤机的关键执行部件,起调节滚筒截割煤岩高度的作用,其在复杂工况环境下会产生强烈的振动。为了研究采煤机摇臂的横向振动特性,首先,对采煤机摇臂及其连接件进行理论建模,建模时将摇臂简化成梁模型、滚筒简化成集中质量块、小摇臂简化成刚性杆以及调高油缸简化成弹簧阻尼系统;然后,根据欧拉-伯努利梁理论构建采煤机摇臂横向振动微分方程,并基于等效替换原则构建其约束方程;接着,利用谐波函数法对采煤机摇臂的横向振动微分方程进行求解,得到其各阶模态的固有频率解析式;最后,利用采煤机模型进行摇臂模态试验,并与理论计算结果进行对比验证。结果表明:基于理论模型计算得到的摇臂前6阶模态的固有频率为1 129,7 036,7 118,17 756,19 800和30 100 Hz,通过试验测得的摇臂前6阶模态的固有频率为1 078,6 268,6 310,15 886,18 938和27 714 Hz;计算值相对于试验值的误差分别为4.73%,12.25%,12.81%,11.77%,4.55%和8.61%,均小于15%,在合理误差范围内。研究结果表明,所建立的采煤机摇臂横向振动模型具有一定准确性和实用性,可为采煤机摇臂的结构优化提供理论支撑。

关键词：采煤机摇臂模态试验欧拉-伯努利梁理论振动特性

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工况激励下采煤机7自由度非线性振动分析

机械强度 2017年第1期39卷 1-6页

作者：陈洪月白杨溪毛君宋秋爽辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 辽宁工程技术大学国家地方联合矿山液压技术与装备工程研究中心阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心阜新123000 中国煤矿装备有限责任公司北京100011

为了研究采煤机牵引速度对其动力学特性的影响,采用截齿三向力描述采煤机滚筒截割激励,采用赫兹接触理论描述采煤机平滑靴支撑刚度与阻尼,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机导向滑靴与销排间支撑刚度与阻尼,根据拉格朗日动力... 详细信息

为了研究采煤机牵引速度对其动力学特性的影响,采用截齿三向力描述采煤机滚筒截割激励,采用赫兹接触理论描述采煤机平滑靴支撑刚度与阻尼,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机导向滑靴与销排间支撑刚度与阻尼,根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机整机7自由度动力学模型,采用数值求解方法求解了不同牵引速度下整机的振动特性,结果表明:随牵引速度的增大,对后滚筒的振动位移影响较大,对机身影响较小;机身Y轴方向振动摆角相对较为明显。

关键词：采煤机非线性振动间隙动力学

光滑凝聚函数小波算法在采煤机截齿载荷去噪中的应用

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机械科学与技术 2020年第12期39卷 1944-1951页

作者：白杨溪陈洪月陈洪岩王鑫辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000 辽宁省高等学校矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000

针对采煤机截齿载荷中含有噪声问题,提出了基于一种光滑凝聚函数的小波去噪算法,为了更全面地评估去噪效果,构建了综合评价指标。依据截齿载荷信号特点,选取含有噪声的Blocks、Bumps和Leleccum作为测试信号。采用本文方法对测试信号进... 详细信息

针对采煤机截齿载荷中含有噪声问题,提出了基于一种光滑凝聚函数的小波去噪算法,为了更全面地评估去噪效果,构建了综合评价指标。依据截齿载荷信号特点,选取含有噪声的Blocks、Bumps和Leleccum作为测试信号。采用本文方法对测试信号进行去噪处理,经综合评价得到sym5小波基3层分解时去噪效果最佳,并通过横向与软、硬阈值小波去噪算法对比。结果表明:本文方法对应Blocks、Bumps以及Leleccum信号综合评价指标S分别为0.31、021和0.15,相比与传统方法去噪效果提升了0.02~0.09,最后将本文方法应用到截齿载荷信号去噪中,并取得了良好的效果。

关键词：小波算法凝聚函数截齿载荷综合评价指标