复杂煤层滚筒磨损离散元模拟：提升采煤机性能

"含夹矸煤层滚筒磨损特性离散元模拟试验分析-论文" 本文主要探讨了在复杂煤层赋存条件下，特别是含夹矸煤层中，采煤机螺旋滚筒的磨损特性，并通过离散元数值模拟方法进行了深入研究。磨损问题对于采煤机的工作性能和生产效率具有显著影响。作者赵丽娟、金鑫、赵宇迪和王斌来自辽宁工程技术大学机械工程学院，他们利用虚拟样机技术和离散元法来解决这一问题。 首先，文章基于煤岩截割机理，建立了滚筒与煤岩体之间的相互作用关系模型，以及滚筒的磨损模型。滚筒的磨损是由于其在切割含夹矸煤层时受到的非线性、时变性、冲击性和强耦合性载荷导致的。为了准确模拟这一过程，研究人员选择了MG2×55/250-BW型采煤机的螺旋滚筒作为研究对象。 在模拟过程中，采用了Hertz-Mindlin with bonding模型来描述颗粒间的接触行为，该模型能够捕捉颗粒之间的粘结和分离现象。同时，Hertz-Mindlin with Archard Wear模型被用来描述煤岩体与滚筒之间的接触磨损过程，这有助于更精确地预测滚筒的磨损情况。通过Proe/E软件构建滚筒的三维模型，并结合EDEM（离散元仿真软件）进行含夹矸煤层的耦合模型建立。 接下来，作者运用正交试验法，分析了四个关键因素——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。通过多元回归分析，他们得到了截齿和叶片磨损深度的评价模型。这些模型可以帮助理解和预测不同工况下的滚筒磨损状况。 此外，研究还构建了一个多目标优化函数，该函数综合考虑了采煤机的截割比能耗、载荷波动系数和生产率等因素，以寻找滚筒的最佳工作参数。利用MATLAB求解，可以找到在保证效率的同时，减少滚筒磨损的最佳操作条件。 离散元仿真的结果表明，滚筒组件存在不同程度的磨损，其中截齿的齿尖局部接触区域磨损最为严重，而叶片的磨损则主要发生在特定部位。这些发现对于优化滚筒设计、改善其耐磨性，以及提高采煤机的整体性能和寿命具有重要意义。 论文中提及的其他推荐资源涵盖了智慧煤矿的多个方面，包括智慧煤矿的未来情景目标、安全高效综采技术、智能化开采的关键核心技术、人员定位方法、5G技术的应用、机器人体系及关键技术、多参量感知与安全决策技术等，这些都是煤炭工业高质量发展的重要组成部分。这些研究共同推动了煤炭行业的科技进步和智能化转型。