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作者：李明昊;牛昊;范佳艺;赵丽娟;
单位：沈阳理工大学机械工程学院;沈阳航空航天大学机电工程学院;辽宁工程技术大学机械工程学院;辽宁省大型工矿装备重点实验室;
摘要：目的 为实现复杂煤层赋存条件下的采煤机装煤性能和生产效率最优化，基于离散元法、灵敏度分析理论和结构进化算法对爬底板采煤机螺旋滚筒进行研究。方法 联合建立螺旋滚筒和夹矸煤岩的物理模型，采用Hertz模型构建滚筒与夹矸煤岩的耦合模型，通过赋予滚筒和夹矸煤岩的物理特性参数和滚筒运动参数，对采煤机装煤性能进行仿真分析，通过区域统计得到爬底板采煤机螺旋滚筒的装煤率。建立滚筒不同几何参数和运动参数的离散元耦合模型，将离散元耦合模型模拟得到的数据进行拟合，基于多目标优化设计加权算法，得到螺旋滚筒多目标设计函数，基于应力-强度干涉理论，构建采煤机螺旋滚筒装煤性能的状态评价函数。结合可靠性灵敏度设计理论得到螺旋滚筒设计联合，采用改进结构进化算法进行求解，得到采煤机螺旋滚筒设计变量的最优解。结果结果表明，优化后螺旋滚筒装煤率得到提高，由61.35%提高至64.17%，达到了螺旋滚筒优化设计的目的。优化后的螺旋滚筒设计变量灵敏度得到降低，优化后的螺旋滚筒装煤性能得到提升，表明优化后的滚筒装煤率整体性能趋于稳健。结论 将离散元技术、灵敏度设计理论和结构进化算法相结合，为设计含夹矸煤层赋存条件下高效截割性能的螺旋滚筒提供了一种有效的技术路线。
关键词：采煤机;;螺旋滚筒;;装煤性能;;灵敏度设计;;优化设计
基金资助：国家自然科学基金资助项目（51674134）;; 辽宁省教育厅青年科技人才育苗项目（LG202029）;; 辽宁省博士科研启动基金计划项目（2020-BS-153）;; 辽宁省属本科高校基本科研业务费专项资金资助项目（LJ212410144076,LJ232410144074）
