摘 要
随着掘进机在煤矿中使用数量的增多，它的工作性能也得到了更多关注。稳定性是评价掘进机工作性能的一项重要指标，因此对它的研究很有意义。
本文首先根据纵轴式掘进机整机受力分析，建立了掘进机稳定性分析模型，根据掘进机截割头载荷的计算和掘进机稳定性模型，利用编写的MATLAB程序分析了纵轴式掘进机工作的稳定性以及掘进机在几个极端位置的工作稳定性情况；根据建立的稳定性模型中设置的偏载，可以模拟出掘进机重心位置变化对掘进机工作稳定性的影响。其次，研究了掘进机截割头的结构与参数变化对掘进机工作稳定性的影响。最后通过粒子群算法理论和MATLAB程序对掘进机的运动参数进行了优化，使得掘进机的工作稳定性更高。
关键词：纵轴式掘进机；稳定性；重心；截割头；粒子群算法理论
目 录
1 引言……………………………………………………………………………1
1.1 部分断面掘进机国内外现状………………………………………………1
1.2 选题的意义…………………………………………………………………2
1.3 选题的目的…………………………………………………………………3
1.4 课题的内容…………………………………………………………………3
2 纵轴式掘进机的结构及工作特点……………………………………………5
2.1掘进机的结构………………………………………………………………5
2.2 掘进机的工作情况…………………………………………………………6
2.3 掘进机稳定性模型的建立…………………………………………………6
2.4 掘进机截割头转角和悬臂摆角与时间的关系……………………………9
2.5 本章小结……………………………………………………………………9
3 纵轴式掘进机工作过程的稳定性分析………………………………………10
3.1 掘进机截割头载荷的计算…………………………………………………10
3.1.1 截齿受力的经验计算公式………………………………………………10
3.1.2 截割头载荷的分析……………………………………………………11
3.2 纵轴式掘进机工作过程稳定性的计算机模拟…………………………14
3.2.1 模拟工具………………………………………………………………14
3.2.2 模拟过程及结果………………………………………………………16
3.2.3 纵轴式掘进机极限位置稳定性分析…………………………………19
3.3 本章小结…………………………………………………………………21
4重心对纵轴式掘进机稳定性的影响…………………………………………23
4.1重心位置变化对掘进机向上、向下截割稳定性的影响…………………23
4.2 重心位置变化对掘进机横向截割稳定性的影响………………………25
4.3 本章小结…………………………………………………………………26
5 截割头结构与参数对掘进机稳定性的影响………………………………27
5.1 结构参数…………………………………………………………………27
5.1.1 截割头的锥角…………………………………………………………27
5.1.2 截割头的尺寸…………………………………………………………31
5.2 截齿排列与工作参数……………………………………………………35
5.2.1 截线间距………………………………………………………………35
5.2.2 每线齿数………………………………………………………………40
5.3 运动参数…………………………………………………………………44
5.3.1 掘进机截割头的转速…………………………………………………44
5.3.2 掘进机截割头的横切速度……………………………………………47
5.4 本章小结…………………………………………………………………51
6 基于粒子群算法的掘进机截割头运动参数优化设计……………………52
6.1 粒子群算法简介…………………………………………………………52
6.2 问题的描述及模型建立…………………………………………………53
6.2.1 设计变量的选取………………………………………………………53
6.2.2 目标函数的建立………………………………………………………53
6.2.3 约束条件的建立………………………………………………………54
6.3 模型求解…………………………………………………………………54
6.3.1 求解过程………………………………………………………………54
6.3.2 算法的参数设置………………………………………………………55
6.4 计算结果与分析…………………………………………………………56
6.5 本章小结…………………………………………………………………58
结论……………………………………………………………………………59
致谢……………………………………………………………………………61
参考文献………………………………………………………………………62
