含夹矸煤层滚筒磨损特性离散元模拟试验分析 论文

复杂煤层赋存条件下工作的采煤机，其螺旋滚筒所受载荷具有非线性、时变性、冲击性和强耦合性，磨损问题不可避免，且严重影响其工作性能和生产效率。为了解决这一问题，基于虚拟样机技术，研究人员采用离散元数值模拟方法，重点分析了含夹矸煤层条件下螺旋滚筒的磨损特性，从而提高其截割性能、延长其使用寿命。相关研究表明，通过对煤岩截割机理和离散元素法的深入探讨，能够有效分析滚筒与煤岩体之间的相互作用，并构建滚筒磨损模型。

该研究以MG2×55/250-BW型采煤机螺旋滚筒为工程对象，采用Hertz-Mindlin with bonding黏结模型为颗粒间接触模型，Hertz-Mindlin with Archard Wear模型为煤岩体与滚筒间接触模型，并利用Proe/E与EDEM建立滚筒截割含夹矸煤层耦合模型。在这一模型的基础上，通过正交试验法，分析了采煤机牵引速度、滚筒转速、螺旋升角和煤岩抗压强度对滚筒磨损的影响趋势，并使用多元回归分析法得到了截齿和叶片磨损深度的评价模型。

基于实际工况，研究综合考虑了采煤机截割比能耗、载荷波动系数和生产率，构造了多目标优化函数，并利用MATLAB求解得出滚筒的最优工作参数。研究结果表明，在滚筒组件的各个部分存在不同程度的磨损，其中截齿齿尖的局部接触区域磨损最为严重，而叶片也出现了显著的磨损。

关于更多采煤机滚筒的优化设计和应用，您可以参考《基于多目标优化的采煤机滚筒最优运动参数的动态匹配》以及《薄煤层滚筒采煤机装载效果分析》。这些文献详细介绍了相关研究和分析结果，有助于进一步理解滚筒的工作性能和优化策略。