具有非连续冲击和摩擦行为的多体截割系统动力学特性研究

本项目以研究采煤机及其滚筒在难开采煤层截割过程的运动规律和动力学特性、分析影响采煤机工作可靠性的因素、提供降低或抑制外部因素导致采煤机振动和冲击的科学依据为目标，运用分形理论、突变理论、有限元法及系统动力学的相关知识，开展具有非连续冲击和摩擦行为的多体截割系统动力学特性研究。以不同构造形式煤层的破碎试验为基础，基于分形理论，建立煤层的特征因子模型以表征不同构造形式的非均质煤层；运用突变理论，建立刀具截割难开采煤层的尖点突变模型，分析刀具有效截割的刚度条件和能量条件，掌握刀具的受力形式、磨损速度及其应力分布状态，提供刀具设计的理论依据；运用有限元法及系统动力学理论，建立实际工况下滚筒与煤岩相互作用系统的纵/横/扭耦合振动非线性动力学模型，研究滚筒工作过程中的运动规律、动力学性能，为井下采煤机截割系统的非线性动力学研究奠定基础，对采煤机设计、制造给予正确指导，提高难开采煤层中整机的工作可靠性。

本项目以研究采煤机及其滚筒在难开采煤层截割过程的运动规律和动力学特性、分析影响采煤机工作可靠性的因素、提供降低或抑制外部因素导致采煤机振动和冲击的科学依据为目标，运用分形理论、突变理论、有限元法及系统动力学的相关知识，开展具有非连续冲击和摩擦行为的多体截割系统动力学特性研究。以不同构造形式煤层的破碎试验为基础，基于分形理论，建立煤层的特征因子模型以表征不同构造形式的非均质煤层；运用突变理论，建立刀具截割难开采煤层的尖点突变模型，分析刀具有效截割的刚度条件和能量条件，掌握刀具的受力形式、磨损速度及其应力分布状态，提供刀具设计的理论依据；运用有限元法及系统动力学理论，建立实际工况下滚筒与煤岩相互作用系统的耦合振动非线性动力学模型，研究滚筒工作过程中的运动规律、动力学性能，为井下采煤机截割系统的非线性动力学研究奠定基础，对采煤机设计、制造给予正确指导，提高难开采煤层中整机的工作可靠性。该项目发表学术论文6篇(SCI检索3篇，EI检索3篇)，获得授权发明专利5项，科研奖励2项。