煤矿掘进机回转机构运行性能分析与优化.pdfVIP

总第256期机械管理开发Total256

2024年第8期MechanicalManagementandDevelopmentNo.8,2024

优化改造D0I:10.16525/14-1134/th.2024.08.054

煤矿掘进机回转机构运行性能分析与优化

郎志仁

（晋能控股装备制造集团胡底煤业有限公司，山西沁水048214)

摘要：以EBZ-300型纵轴式掘进机回转机构为研究对象，通过三维建模和有限元分析方法，对煤矿掘进机回转

机构运行性能进行整体分析，确定当前该回转台结构在运行过程中，存在着铰接处应力值高度集中的问题。对此，

采用受力分析与遗传算法优化相结合的方式，对该煤矿掘进机的回转结构进行优化，重点则是以作用力最小为优

化目标，通过调整力臂寻找最优值，最终通过对铰接点位置寻优的方式进行优化。相对而言，优化后的回转机构应

力值显著降低，表明此次研究在理论上较为可行。

关键词：掘进机；回转机构；性能分析；仿真分析

中图分类号：TD421.5文献标识码：A文章编号：1003-773X(2024)08-0149-03

0引言表1材料数据表

煤矿掘进机在煤矿采掘、运输和装载等工作环节参数煤岩截割头回转台

中均有着广泛应用。当前，为提升掘进效率，煤矿企业密度/(kg/m)1.40078007850

多采用纵轴式掘进机，而在纵轴式掘进机中，回转机弹性模量/CPa3.0460210

构则是关键部件之一。其主要承担着连接机架和截割泊松比0.360.300.30

机构，并控制截割机构的重要作用。在实际运行过程屈服强度/MPa650350

中,回转台也受到截割机构的直接作用。从以往的经分形维数2.8

验来看，受到截割机构直接作用的影响，掘进机回转内摩擦角/rad0.52

台结构应力高度集中问题较为突出，导致掘进机回转膨胀系数1.6

台结构破损概率较高，因此有必要对掘进机回转台进黏着力/MPa0.5

行详细分析，并探寻可能的优化路径，征，设定如下接触及约束条件：截割头与煤岩接触时，

1仿真分析模型的建立采用“面－面”侵彻的接触模式，静摩擦因子为0.05，动

本次研究主要针对EBZ-300型纵轴式掘进机的摩擦因子为0.1;煤岩体的所有自由度皆被限制；截割

回转机构进行分析，根据该纵轴式掘进机运行资料可头仅具有横向平移与轴向旋转特征，其余方向的自由

知，由于回转机构与截割头之间存在刚性连接，回转度全部限制，添加回转台与截割机构的转动约束[-2]。

机构的运行性能直接受到截割头运行情况的影响，因2回转台有限元分析

此在建模过程中，首先对截割头和回转台分别进行建2.1回转台运行载荷的确定

模，再引入其他连接部分（包括机座、回转油缸和升降为确定回转台结构在运行过程中受到的应力，首

油缸等），建立仿真分析模型如图1所示。先应当对回转台运行载荷予以确定。根据相关文献资

在确定仿真分析模型后，根据设计手册对模型材料知，截割头受到的截割阻力是回转台运行载荷的主

料予以确定，得到材料数据如表1所示。要来源