[发明专利]一种采煤机滚筒截齿应力消除系统

权利要求书

1.一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤M1.根据现场滚筒截齿的工作情况采集相关工作参数，包括滚筒截齿的转速、温度、受力情况、弹性模量、热膨胀系数；

步骤M2.将相应参数代入固有应力数学模型求取压缩塑性应力和拉伸塑性应力的值；

步骤M3.将滚筒截齿中压缩塑性应力和拉伸塑性应力相加得到最终的固有应力；

步骤M4.将所得固有应力进行积分，再根据现场实验取样修正得到最终横向和纵向固有应力分布数学模型、横向和纵向弯曲应力分布数学模型；

步骤M5.做多组实验得到一个现场工作环境、滚筒截齿应力分布情况、应力消除系统的工作模式三者之间对应关系的数据库；

步骤M6.将数据库代入BP神经网络对其权重进行训练，而后依该内在关系为基础，提取所需应力消除的滚筒截齿相参数作为输入信息，可获得应力消除系统的工作模式的设置；

步骤M7.工控PC机根据BP神经网络的输出数据控制应力消除系统对滚筒截齿进行应力消除；

步骤M8.同时应力消除系统中的红外检测装置实时监测应力消除情况，并将应力变化反馈至工控PC机实时微调应力消除系统的工作参数，直至应力消除完毕。

2.如权利要求1所述的一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，其特征在于：步骤M2中，根据相应数据求取压缩塑性应力和拉伸塑性应力的值的步骤包括：

滚筒截齿的内部应力分布是2种情况影响的综合结果，一种是工作时受力情况和摩擦热对滚筒截齿的影响、另一种是工作停止时滚筒截齿内部的应力变化情况；在整个过程中滚筒截齿内部的总应力包括弹性应力、塑性应力、热应力和金属相变应力，如下式表达

ε＝ε_e+ε_p+ε_t+ε_x (1)

而在滚筒截齿工作过程中固有应力也称之为非弹性应力，即

ε^*＝ε-ε_e＝ε_p+ε_t+ε_x (2)

其中，ε代表总应力，ε*是非弹性应力，εe是弹性应力，εp是塑性应力，ε_t是热应力，ε_x是金属相变应力；

在滚筒截齿不工作时，此时热应力看作为零；在忽略金属相变应力的前提条件下，残余的塑性应力等于固有应力，即

ε^*＝ε_p (3)

产生拉伸塑性应力，压缩塑性应力和拉伸塑性应力由下式计算，即

ε_p1＝-a(T_max-T₀) (4)

其中，ε_p1是压缩塑性应力，ε_p2是拉伸塑性应力，a为热膨胀系数，T_max为滚筒截齿工作时所能达到的最高摩擦热，T₀为室温，T_2max停止工作时滚筒截齿内部温度最大变化值，σ_y为屈服应力，E为弹性模量，A为滚筒截齿的横剖面积，L为固有应力的宽度，k_z为滚筒截齿的弹性系数。

3.如权利要求1所述的一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，其特征在于：步骤M4包括：

用一组应力数值来表征整个滚筒截齿的应力分布数学模型；垂直于滚筒截齿的截面的应力分布数学模型包含横向和纵向固有应力、横向和纵向弯曲应力四个部分，通过固有应力进行积分计算，最后通过现场多次取样实验对所得模型进行修正，具体应力分布数学模型如下：

在式中，为横向总固有应力、为纵向总固有应力、为横向弯曲总应力、为纵向弯曲总应力、为固有应力横向分量、为固有应力纵向分量，x为滚筒截齿侧面方向，y为滚筒截齿高度方向、z为垂直滚筒截齿侧面方向，h为滚筒截齿前段厚度，c、d、f、g分别为横向和纵向固有应力、横向和纵向弯曲应力的补偿系数。