[发明专利]一种采煤机滚筒截齿应力消除系统

说明书

本发明公开了一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，其根据现场工况构建滚筒截齿的应力分布模型，然后将现场工作环境、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整合成数据库代入BP神经网络进行训练，最后应力消除系统根据输出结果对滚筒截齿进行应力消除并实时反馈应力消除情况。本系统能够有效地提高应力消除效率、节约资源，减少现场由于应力消除导致的安全隐患。

技术领域

本发明涉及滚筒截齿应力消除技术领域，具体涉及一种采煤机滚筒截齿应力消除系统。

背景技术

在采煤机工作过程中，其截齿与煤层直接接触，煤层中往往夹杂石英、黄铁矿等坚硬矿物质。滚筒旋转时，以螺旋线均匀分布在滚筒外圆面上的截齿处于周期性冲击式破煤状态，伴有挤压剪切、破碎等阶段，在此期间截齿处于高度切磨状态，截齿所受应力加剧。应力存在是影响截齿寿命，造成截齿失效的主要原因。截齿失效后，落煤需要靠螺旋叶片刮削、截齿体或截齿座挤压作用下完成。这样不仅容易增加煤尘，还容易造成滚筒产生火花，这种情况在高瓦斯矿井中尤为危险。此外,采煤机截齿的失效还易造成支架和刮板机推移速率降低,造成工作面推进速度过慢。

时效处理可以消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。目前，时效处理方式包括四种：自然时效、热时效、振动时效和超声波冲击时效。其中，热时效为目前应用最为广泛的应力消除方法。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，其能够有效地提高应力消除效率、节约资源，减少现场由于应力消除导致的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种采煤机滚筒截齿应力消除系统，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。

优选地，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 (10)

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