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采煤机是综合机械化采煤技术中的重要设备,滚筒是采煤机截割部的关键部件,其承担着落煤、装煤及喷雾降尘等任务。为了适应难开采煤层的恶劣工作环境、提高生产效率,本文在现有采煤机滚筒的基础上,改进设计了一种新型采煤机振动截割滚筒,并通过动力学分析,对其可行性和输出特性进行了模拟实验。 对采煤机振动截割滚筒破碎煤岩的机理和振动截割滚筒的设计思想进行分析的基础上,对其工作原理进行了研究,以MG300/720AWD型采煤机截割滚筒为对象,对其振动器结构进行设计,选择合适的参数,对振动器实体模型进行了设计,建立了其虚拟样机,为振动截割滚筒的研制和CAD设计方法提供了理论支撑。 为了研究在振动器工作下截割滚筒的输出特性,建立了振动截割滚筒的动力学数学模型,利用MATLAB对其进行了数值求解。结果表明,在振动器的作用下,截割滚筒输出角速度和扭矩分别围绕一恒定值做等幅简谐波动,其均值分别接近截割滚筒未加振动器时的值。利用ADAMS对振动截割滚筒进行了三种工况的动力学仿真分析,在模型验证正确的基础上,分析了振动滚筒工作的平稳性。分别以振动器偏心距、偏心锤质量、偏心锤转速和弹性联轴节刚度为变量,研究了这些参数对截割滚筒输出扭矩振幅的影响。结果表明,滚筒输出扭矩振幅随着偏心距和偏心锤质量的增大而线性增大,随偏心锤转速增大而呈二次函数增大,随弹性联轴节刚度增大而呈二次函数减小。 利用正交实验方法,以偏心锤转速、弹性联轴节刚度、偏心距和偏心锤质量为变量,在满足结构设计要求及系统工作平稳的前提下,以截割滚筒输出扭矩振幅为指标,设计出了四因素四水平的正交实验方案,利用 ADAMS软件按正交实验方案进行了模拟实验。得到了这些参数对滚筒输出扭矩振幅的影响主次关系:偏心锤转速﹥弹性联轴节刚度﹥偏心距﹥偏心锤质量,优化出了使滚筒输出扭矩振幅较优的参数组合。为振动截割滚筒研制过程中的参数选取提供了依据。