【采煤刮板输送机研究的国内外文献综述4200字】

采煤刮板输送机研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u15293采煤刮板输送机研究的国内外文献综述 1184481.1输送机整机动力学特性研究现状 184361.2输送机负载与速度控制策略研究现状 359241.3输送机故障监测技术研究现状 4二十世纪初期，德国首先研制出工作面与采煤机协同工作的刮板输送机，我国对刮板输送机的研究相对而言要晚一些，开始于上世纪70年代。世界主要采矿国家在刮板输送机力学特性、结构优化、故障检测方面做了大量的研究工作，基本上都经历了基础力学特性、结构优化设计、自动控制、智能监控技术与装备几个研究阶段。国内对于输送机在链条断裂方面的研究大体分为现场实验验证与理论分析两者方法，其中，理论分析法主要包括数值模拟分析法和基于数字化的虚拟样机仿真分析技术两种。刮板输送机在重载下工作时需要克服较大的摩擦阻力，并且由于煤料的不均匀等各种不确定情况，刮板链上负载呈现出突变性[13-14]，当刮板输送机受到大块煤料落下的冲击时，很容易出现卡链的工况，严重情况下还会造成断链[15-19]，严重影响生成。卡链、断链、过载、不平稳等都是刮板输送机运行过程中常见的工况，对刮板输送机异常载荷工况下张力、速度、加速度等变化特性进行研究分析，是研制刮板输送机故障检测设备的前提，本节对刮板输送机动力学特性、刮板输送机负载特性与调速控制以及刮板输送机故障监测诊断的研究现状进行了分析。1.1输送机整机动力学特性研究现状在对机械产品设备的运动学和动力学的研究工作中，用得最普遍的技术是基于数字化的虚拟样机技术，特别是在机械刚体动力学、机械振动等领域虚拟样机技术为研究带去了很大的便利。目前，对链传动系统动态特性的研究中主要用到的理论有：弹性波动理论、有限单元分析法和多刚体动力学理论等。输送机链传动系统并不是一种简单的多刚体系统，而是复杂的刚-柔耦合体，在分析刮板输送机动力学和运动学特性需要用到多体动力学的相关思想，多体系统的结构复杂、求解困难，对其力学特性的研究重点主要在于接触机理和传动特点[20-23]，一方可以利用虚拟样机的相关技术建立输送机刚-柔耦合的仿真模型，另一方面，可以根据有限元的想法把输送机的链条系统划分为一定数量的小质量块，每个小块之间存在力的联结作用，这两者方法是对输送机链条系统进行分析中最常用的方法[25-31]。Szewerda基于刮板输送机驱动电机电流的平均值对刮板输送机起动时出现负载波动的原因进行研究，并使用MATLAB软件中的SIMULINK模块对建立的数学模型进行了仿真，提出虽然在设备的工作过程中，载荷不能够直接获得，但是载荷的变化能够对电机运行造成影响，可以通过获取驱动电机的电流、电压数据的变化来得到输送机链条运动系统的动力学特性，并经过对检测数据的分析和实验的验证，总结出设备的安装倾角是影响刮板输送机工作中链条张力大小变化的关键，且链条张力的波动容易导致链条运行时载荷不稳定，从而发生卡、断链现象；M.Dolipski建立了一种刮板输送机的动力学模型可以用于体现电机中负载的不均匀情况，并且还构建可以反映驱动链轮动力学变化特征的数学模型，通过仿真的方式验证了的所建数学模型的可用性。O.Stoicuta提出一种煤料量控制系统，适用于长煤逼工作面的刮板输送机，该系统可实时监测并控制电机的负载状况，可以极大提高刮板输送机动力学特性；Zhang等人介绍了一种方法可以对链条上张力的分布情况进行估计，并且基于多体动力学理论和仿真软件ADAMS建立了输送机链条运动系统模型进行仿真，并通过MATLAB对输送机的数学模型进行数值求解，对两种仿真结果进行分析，很好的验证了所建刮板输送机动力学模型的系统性能；张强等人把链传动中的刮板作为研究对象，研究了链条在空载下恒速运行、满载下恒速运行、不同载荷情况下启动、以及链条不同的运行速度下刮板的动力学变化特性，从而获得了在多种工作情况下刮板损伤程度；江守波使用仿真软件ADAMS和LS-DYNA，对输送机在不同工况下的张力及速度响应进行了仿真分析，并搭建了刮板输送机试验台，验证了平直、水平弯曲、垂直弯曲、水平+垂直弯曲不同路况刮板输送机的额速度变化规律，其实验台如图1.2所示。图1.2刮板输送机在不同路况下的仿真试验台Figure1.2Simulationtestbedofscraperconveyorunderdifferentroadconditions毛君教授建立了输送机的有限元动力学模型，并且基于该模型，建立了可以描述刮板输送运动状态的刮板输送机离散单元动力学微分方程，用MATLAB数值模拟仿真软件对刮板输送机各种工况的张力和速度动态响应进行了模拟仿真的，得到了刮板输送机整机的张力分布情况和速度变化特性；郭忠等人以增强刮板链的性能为目的，结合机械系统运动学和动力学的相关知识，采用多体动力学仿真软件对链轮和链环的啮合过程以及传动过程展开了仿真分析，获得链轮链环在啮合过程中的动力学变化特性，并且基于所得到得仿真结果，对输送机链条长度的选取、张紧力大小的选取等关键问题给出了可靠的建议，使得链传动系统更加的稳定和可靠；韩德炯等人基于小型的刮板输送机，计算出运行过程中链传动系统的动张力，在综合考虑链条的运行速度和运行阻力不断波动的基础上，构建了刮板链系统的动力学方程，对于初始条件下整机模型的求解，他采用的差分求解的方法，同时结合仿真软件得到了动张力的变化规律；许文馨分析了刮板机运行过程中部槽之间产生的间隙，在此基础上构建了整机的动力学模型，并结合数值模拟仿真软件MATLAB对输送机在起动、受到突击载荷作用时整机的响应情况进行了模拟仿真分析；李国平在多体动力学理论的基础上，提出了一种将系统建模和动态仿真结合起来研究刮板机链条系统的动力学特性方法，并且构建了刮板输送机的动力学模型，运用MATLAB和VC++软件开发了一个可以对链传动系统参数进行优化的系统，运用此系统对刮板机的满载时动力学特性进行了仿真分析；王志高基于有限元法和多刚体动力学相结合的方式，构建并搭建刮板输送机的Simulink仿真模型，对刮板机不同种运行工况进行仿真，得到了多种运行情况下链条之间的张力、运行速度以及加速度的分布情况。目前，已有大量对刮板机的链条传动系统动力学特性相关的理论及仿真的研究，研究成果具有很大的参考意义[39-40]。1.2输送机负载与速度控制策略研究现状刮板输送机在运煤的过程中由于煤料下落不均匀等各种不确定情况存在，刮板链上负载会呈现出突变性，为了保证刮板输送机运行的平稳性，需要对针对不同负载设定其调速控制方案，在这方面，已有很多相关研究。采用异步电机驱动是传统刮板输送机的驱动来源，但采用异步电机驱动的系统由于减速器的存在使得传动效率不高，并且还容易发生故障，针对这个问题，王洋洋设计了采用永磁同步电机作为驱动源的直驱系统，将永磁同步电机与刮板链轮通过联轴器直接相连，并基于此建立了刮板机永磁同步电机机电耦合模型，对刮板输送机各种不同的工况下电机的输出转速变化、电流变化进行了仿真分析，并进行了实验验证，使用永磁同步电机作为驱动来源时可以快速将刮板输送机的负载特性较好的从电机电流和转速上反应出来。JunC对刮板输送不同负载下链条的张力进行了分析，并基于链条张力，设计了负载监测系统；金静飞分析了刮板输送机负载变化对电机电流带来的影响，利用小波神经网络算法对电流进行预测，同时还利用Elman神经网络算法实现采煤机的调速，以通过落煤量的改变来实现对刮板输送机负载的控制；王艳萍、郝斌等人利用现代传感技术，使用传感器获取刮板输送机运行信息，对所得信息进行处理，得到刮板输送机异常负载的判定方法，实现了在异常载荷下自动刮板输送机自动停机；任东泽从刮板输送机的实际工况出发，基于AMEsim建立了刮板输送机的仿真模型，得到了刮板输送机多种工况下的负载特性；杨伟对采煤机落煤情况进行分析，考虑了采煤机的不同割煤状态对刮板输送机负载的影响。1.3输送机故障监测技术研究现状刮板输送机在工作工作过程中的故障类型主要可以分为链传动系统故障和驱动系统故障两种，链传动系统故障包括刮板链断裂、链轮磨损等，驱动系统故障包括电机和减速器由于激励载荷而引起温度过高而烧坏、电机电流过大等，对于刮板输送机发生的故障，若不能及时发现并采取措施，会造成巨大的人力和财力损失，对刮板输送机故障监测技术的研究尤为重要。监测技术的发展很大程度上依赖于传感技术的不断发展以及多信息技术的融合，近年来，现代传感技术以及信息融合技术不断进步，国内外相关学者对刮板输送机的故障监测系统设计和开发过程中不断克服技术难题，取得了很多进展。张丽平使用组态王开发了一套可以对刮板机的运行状态进行实时监测的在线系统，该系统既能够实时的显示驱动电机转速大小、温度高低、三相电流信息以及减速器油温的变化等相关参数，还能在出现故障时及时给出报警信息；席庆祥基于PLC研制了一种能够实时对输送机的运行状态信息进行监测和进行故障判别的系统，该系统可以根据输送机的运行状态判断出发生了什么样的故障，并给出错误信息；朱艳君基于LabVIEW上位机开发平台，开发了一种新型的刮板机运行状态在线监测系统，该系统使用AVR进行数据采集，通信方式是用传统RS485进行通信，同时用LabVIEW软件进行上位机界面的开发，系统集实时数据显示、信息存储、历史查询、信息打印、故障报警等功能于一体；粱鑫[57]基于多信息融合相关技术，设计了刮板输送机断链监测系统，提出对刮板偏移的距离进行监测，和对机头、机尾驱动电机电流差进行监测两种手段来判断刮板输送机是否发生断链故障；王欢等提出了矿用刮板输送机故障监测系统的设计，针对目前刮板输送机刮板链故障较高的问题，依据故障监测要求，对监控系统方案进行设计；贾星辰进行了基于开关阻磁的电机调速控制系统的研究与实现，利用SRM调速，对调速系统的硬件结构进行设计，并且针对传统调速系统容易出现超调量大的问题，设计出闭环算法；郜立焕等人从工作环境和内部结构特点两个方面对带式输送机减速器常出现的故障进行了研究，分析了减速器漏油、啮合齿轮破环和轴承故障的原因，并利于频谱分析法对减速器工作过程中的振动信号展开监测和诊断，可根据振动信号的变化在减速器故障前期做出判断，该研究可为减速器故障判定提供理论依据；武超新从减速器的振动信号特征入手，通过对代表性带式输送机的