掘进机截割头运动参数优化：降低能耗与负载波动

"掘进机截割头的运动参数优化设计对于提高煤矿掘进效率和降低能耗至关重要。本文探讨了如何运用计算机技术来模拟研究和优化掘进机截割头的运动参数，旨在减小负载转矩波动并最小化截割比能耗。 在掘进机作业中，截割头是关键部件，其消耗的功率占到掘进机总功率的65%以上。当截割头受到不均匀的运动载荷时，会导致负载转矩波动，进而影响截割电机的稳定运行，甚至降低电机性能。根据实际工况数据，截割头的运动参数直接影响其载荷波动和能耗效率。 首先，文章分析了掘进机截割头在横摆工况下的载荷模拟。在横摆截割过程中，截割头以一定的转速旋转，同时掘进机的回转中心沿水平方向移动。截割作用主要由安装在掘进机外壳上的截齿完成，形成类似月牙形的断面。由于截割位置的不同，截齿实际切割的断面厚度和受力也存在差异，可用公式Hi=1000v/［nmsin（Yi）］来表示，其中m为同一截线上的截齿数量，v为横摆速度，n为旋转速度，Yi为截齿的位置角度。 接下来，文章讨论了作用在截割头上的载荷情况。截割头承受的载荷是所有截齿受力的矢量和，可以分解为三个坐标轴上的力Ra、Rb、Rc及相应力矩Ma、Mb、Mc。其中，Mc是最影响电机运行的负载转矩，其值等于所有参与截割的截齿（n个）的截割阻力Zi与其回转半径Ri乘积之和的极限值，即Mc= N i=1 Σ(ZiRi)。 为了进行优化设计，文章提到采用等步长法的计算机模拟方法，将截割头的旋转运动细分成多个步骤，通过对每个步骤的详细分析，寻找最优的运动参数组合，以降低负载转矩的波动并减小截割比能耗。 优化掘进机截割头的运动参数是提升设备工作效率、减少能源消耗的有效途径。通过科学的模拟和设计，可以找到最佳的截割头运动参数，从而改善截割过程中的不稳定性，确保电机的高效运行，延长设备寿命，提高整体掘进效率。"