瑞利隨機(jī)分布下滾筒截割載荷重構(gòu)算法與數(shù)值模擬

張 丹，劉春生，李德根

瑞利隨機(jī)分布下滾筒截割載荷重構(gòu)算法與數(shù)值模擬

張 丹1，劉春生1，李德根2

(1.黑龍江科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150023; 2.黑龍江科技大學(xué) 學(xué)術(shù)理論研究部，黑龍江 哈爾濱 150023)

為了獲得滾筒截割載荷特性曲線，對(duì)截齒與滾筒的受力進(jìn)行了分析研究，得到了截齒軸向阻力與滾筒截割載荷的數(shù)值關(guān)系，運(yùn)用自制的多截齒旋轉(zhuǎn)截割煤巖實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行了截齒截割煤巖實(shí)驗(yàn)，得到了截齒三向力曲線，建立了滾筒截割載荷隨機(jī)載荷曲線重構(gòu)模型，給出了載荷重構(gòu)算法，利用測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)滾筒截割載荷進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了滾筒截割載荷重構(gòu)載荷譜。研究結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)條件下煤巖崩落周期約為0.04 s，滾筒截割載荷數(shù)值上大于滾筒上各截齒同一時(shí)刻各截割阻力之和;滾筒截割載荷與參與截割的截齒截割阻力峰值、隨機(jī)分布狀態(tài)、截齒位置角、煤巖崩落周期及各截齒作用位置有關(guān);所提算法與修正離散正則化算法比較，計(jì)算速度提高了約70倍，少樣本數(shù)據(jù)下，該算法精度優(yōu)于修正離散正則化算法，但重構(gòu)數(shù)據(jù)只在重構(gòu)點(diǎn)處具有真實(shí)性;使用改進(jìn)的FFT算法進(jìn)行重構(gòu)曲線數(shù)值擬合，與FFT算法相比，計(jì)算量減小為原來的1/16，計(jì)算速度提高了約27倍，擬合優(yōu)度相同，均為0.94，擬合曲線在總體趨勢(shì)上比較平滑，呈現(xiàn)月牙形，與截割厚度變化規(guī)律一致，波形特征比較容易辨識(shí)，特征值便于判斷和提取。研究結(jié)果為截齒三向力與滾筒截割載荷的關(guān)聯(lián)提供依據(jù)，同時(shí)為滾筒截割載荷重構(gòu)及數(shù)值擬合提供高效便捷的算法。……