劉春生， 劉延婷， 李鑫鵬

(1.黑龍江科技大學(xué)， 哈爾濱 150022； 2.黑龍江科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

機(jī)械破碎煤巖廣泛應(yīng)用于礦山開采，如何提高破碎煤巖能力和效率具有非常重要的意義。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤巖破碎的影響因素和載荷譜進(jìn)行了諸多研究。Loui等[1]建立了截齒截割煤巖的二維瞬態(tài)傳熱有限元模型，對(duì)比分析了仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出摩擦力和截割速度與截齒接觸煤巖界面溫度之間的關(guān)系。Goktan等[2]利用巖石截割實(shí)驗(yàn)，基于半經(jīng)驗(yàn)法改進(jìn)了Evans理論模型，給出截割力峰值和均值的預(yù)測模型。Bao等[3]綜合考慮巖石材料與截齒破碎巖石過程中的能量消耗，基于斷裂力學(xué)建立了截割力預(yù)測模型。Dogruoz等[4]對(duì)不同類型的巖石進(jìn)行了全面截割實(shí)驗(yàn)，研究了截割力對(duì)比能耗、磨損度的影響，獲得不同類型巖石的磨損臨界值和截割比能耗與截割效率的關(guān)系。Saurabh等[5]從截割量、齒尖溫度和鎬形齒磨損三方面，對(duì)比分析了直線截割過程中兩種鎬形齒的傾斜角度。蔡晨晨[6]建立了全因素的數(shù)學(xué)模型，給出了巖土參數(shù)、滾刀參數(shù)和掘進(jìn)參數(shù)之間的關(guān)系，綜合分析了切深、切削速度、沖擊量與沖擊頻率四種參數(shù)對(duì)滾刀切削性能的影響，得出了最優(yōu)參數(shù)組合。劉春生等[7-9]提出一種不同階段主導(dǎo)作用相結(jié)合的方法，研究了碟盤單齒破碎煤巖的力學(xué)機(jī)理，提出碟盤單齒徑向切削與軸向振動(dòng)復(fù)合破碎煤巖的力學(xué)模型，對(duì)碟盤單齒和整個(gè)碟盤進(jìn)行破碎煤巖的數(shù)值模擬，從運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)方面對(duì)比分析了煤巖的破碎效果。梁運(yùn)培等[10]通過單因素回歸分析，給出了截割力、法向力與截割厚度之間的正比關(guān)系，運(yùn)用多元線性擬合發(fā)現(xiàn)了截割力和法向力與截割厚度和截線距之間正相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系。林賚貺等[11]設(shè)計(jì)了盤形滾刀破巖多因素正交實(shí)驗(yàn)，分析了不同切削順序下滾刀貫入度、安裝半徑與刀盤轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)滾刀破巖力的影響，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果的一致性。雖然機(jī)械破碎煤巖有較多研究，但是多局限于單因素分析，未進(jìn)行多因素綜合分析而且國內(nèi)對(duì)新型碟盤刀具復(fù)合破碎煤巖的研究較少。為此，筆者采用ABAQUS軟件對(duì)碟盤刀具振動(dòng)切削復(fù)合破碎煤巖進(jìn)行數(shù)值模擬，依據(jù)進(jìn)給速度、振動(dòng)幅值和頻率3個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)了正交數(shù)值模擬，采用功效系數(shù)法對(duì)其多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，為碟盤刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇提供參考。

1 正交數(shù)值模擬的設(shè)計(jì)

1.1 有限元模型建立

在ABAQUS軟件的Part模塊中建立碟盤刀具和煤巖體的模型，為了消除煤巖尺寸和約束煤巖邊界條件對(duì)刀具受力的影響，運(yùn)用圣維南原理考慮刀具和煤巖的尺寸大小。碟盤刀具模型尺寸：碟盤刀具半徑150 mm，刀齒半徑3 mm，整個(gè)碟盤刀具邊緣均勻分布著100個(gè)刀齒，刀具楔面角度為45°。煤巖體模型的長寬高分別為420、280和120 mm，切削厚度為14～30 mm，文中以18 mm為例。碟盤刀具和煤巖體均采用六面體C3D8R網(wǎng)格進(jìn)行劃分，刀具與煤巖體接觸區(qū)域的網(wǎng)格需要加密劃分，碟盤刀具與煤巖體有限元網(wǎng)格模型，如圖1所示。

碟盤刀具破碎煤巖數(shù)值模擬時(shí)，假設(shè)碟盤刀具的材料是各向同性，碟盤刀具設(shè)置為剛體材料。煤巖體材料選用Drucker-Prager塑性本構(gòu)模型，其材料屬性為：彈性模量E=1 400 MPa，密度ρ=1.5×10-9t/mm3，泊松比μ=0.3，煤巖體抗壓強(qiáng)度σ=30 MPa。

碟盤刀具破碎煤巖數(shù)值模擬的復(fù)合運(yùn)動(dòng)是由徑向切削和軸向振動(dòng)組成的，徑向進(jìn)給速度取值范圍為200～600 mm/s，當(dāng)A=1 mm，f=50 Hz時(shí)，軸向振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，其振動(dòng)位移及速度函數(shù)[9]為：

(1)

式中：A——振動(dòng)幅值，0.5～1.5 mm；

ω——振動(dòng)角頻率，ω=2πf，rad/s；

f——振動(dòng)頻率， 30 ～70 Hz；

v(t)——軸向速度，mm/s；

t——時(shí)間，s。

圖2 運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 2 Motion track

1.2 正交數(shù)值模擬

碟盤刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，為提高煤巖破碎效果，可通過調(diào)整其運(yùn)動(dòng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，但要全面地考慮各參數(shù)對(duì)破碎效果的影響，需要進(jìn)行全面數(shù)值模擬。全面數(shù)值模擬的次數(shù)最多，故采用正交數(shù)值模擬，可減少模擬次數(shù)提高效率。

碟盤刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)有進(jìn)給速度v、振動(dòng)幅值A(chǔ)和頻率f，每個(gè)參數(shù)取5個(gè)水平，共需要進(jìn)行125組模擬，計(jì)算量繁重，而且不能很好地分析3種參數(shù)的敏感程度，故可用正交數(shù)值模擬來設(shè)計(jì)模擬工況。3參數(shù)選取5個(gè)水平，并根據(jù)實(shí)際情況擬定第1和第5水平為上下限的極值參數(shù)，中間水平呈均勻分布。采用L25(53)正交表，正交數(shù)值模擬水平設(shè)計(jì)，如表1所示。碟盤刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)正交數(shù)值模擬的25種具體工況，如表2所示。

表1 正交數(shù)值模擬水平設(shè)計(jì)

表2 25組正交數(shù)值模擬的參數(shù)水平

Table 2 Parameter level of 25 sets of orthogonalnumerical simulation

工況v/mm·s-1A/mmf/Hz12000.53022000.84032001.05042001.26052001.57063000.54073000.85083001.06093001.270103001.530114000.550124000.860134001.070144001.230154001.540165000.560175000.870185001.030195001.240205001.550216000.570226000.830236001.040246001.250256001.560

1.3 數(shù)值模擬結(jié)果

將25組不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)的工況進(jìn)行數(shù)值模擬，工況4、13和21的數(shù)值模擬結(jié)果，如圖3所示。

圖3為碟盤刀具即將破碎煤巖前一時(shí)刻Mises應(yīng)力云圖，此時(shí)刻碟盤刀具軸向由下向上振動(dòng)即為圖2中3到4之間，處于最大損傷位置。碟盤刀具破碎煤巖時(shí)，其應(yīng)力面積均從中間向兩側(cè)減小，呈現(xiàn)月牙狀。以上3個(gè)工況的進(jìn)給速度分別是200、400和600 mm/s，隨進(jìn)給速度增大，碟盤刀具破碎煤巖面積增大。

圖4為3個(gè)工況下碟盤刀具徑向載荷(Fj)、軸向載荷(Fz)和徑向載荷與軸向載荷矢量疊加的總載荷(Fh)，Ⅰ段(過渡段)為碟盤刀具從剛開始接觸煤巖。在楔面逐漸進(jìn)入煤巖的階段，Ⅱ段(穩(wěn)定段)為碟盤刀具穩(wěn)定破碎煤巖的階段，該階段載荷呈現(xiàn)周期性變化。隨進(jìn)給速度增大，碟盤刀具徑向載荷和總載荷增大，軸向載荷大小無明顯變化，進(jìn)入穩(wěn)定段時(shí)間增加。工況13和21的振動(dòng)頻率均是70 Hz，而工況4的頻率為60 Hz，可以看出工況13和21載荷的周期性基本一致，而工況4的載荷周期性與上兩者存在明顯差異，軸向載荷振動(dòng)周期與振動(dòng)頻率一致。

圖3 典型工況的數(shù)值模擬云圖Fig. 3 Numerical simulation cloud of typical working conditions

圖4 典型工況的數(shù)值模擬載荷Fig. 4 Numerical simulation load of typical working conditions

2 功效系數(shù)法分析

2.1 功效系數(shù)法

應(yīng)用功效系數(shù)法來綜合分析碟盤刀具破碎煤巖正交數(shù)值模擬的結(jié)果，從而給出碟盤刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)破碎性能的影響程度。碟盤刀具破碎煤巖過程中，碟盤刀具半徑、切削厚度和進(jìn)給速度影響煤巖破碎量，即生產(chǎn)率。正交數(shù)值模擬中，碟盤刀具半徑和切削厚度不變，進(jìn)給速度改變，煤巖破碎量不定，故綜合分析不考慮碟盤刀具的生產(chǎn)率。

設(shè)14組評(píng)價(jià)值為yi，對(duì)于每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的各評(píng)價(jià)指標(biāo)均有一個(gè)相應(yīng)的功效函數(shù)di值。例如：25組數(shù)值模擬中穩(wěn)定段徑向載荷峰值均值最小時(shí)，取d1=100；最大時(shí)，d1=60為給定的常規(guī)及格線；其余情況，d1根據(jù)具體值取一個(gè)60到100之間的數(shù)。

di=di(yi)，

(2)

(3)

式中：di——功效系數(shù)，范圍為60～100；

yi——3個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)應(yīng)的4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的14組評(píng)價(jià)值，i=1,2,…，14；

yi,max——25組正交數(shù)值模擬中每組評(píng)價(jià)值中的最大值；

yi,min——25組正交數(shù)值模擬中每組評(píng)價(jià)值中的最小值。

選用14組評(píng)價(jià)值對(duì)應(yīng)功效系數(shù)的幾何平均值作為評(píng)價(jià)函數(shù)，總功效系數(shù)為D，可用來反映碟盤刀具各運(yùn)動(dòng)參數(shù)各個(gè)水平對(duì)破碎性能的影響，若D越大，破碎性能越好，反之，破碎性能越弱

(4)

式中，D——總功效系數(shù)。

2.2 碟盤刀具破碎性能評(píng)價(jià)

25組碟盤刀具破碎煤巖正交數(shù)值模擬的14組評(píng)價(jià)值，如圖5所示。

圖5 25組工況的14組評(píng)價(jià)值Fig. 5 14 evaluation values of 25 working conditions

由圖5a可見，隨著進(jìn)給速度增大，徑向載荷、正向軸向載荷和總載荷的峰值均值總體呈增大趨勢，徑向載荷和總載荷的峰值均值增大趨勢明顯，正向軸向載荷的峰值均值是緩慢增加，而負(fù)向軸向載荷的峰值均值基本保持不變。碟盤刀具破碎煤巖的切削厚度不變，進(jìn)給速度增大，碟盤刀具單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)給位移增大，載荷增大；振動(dòng)幅值和頻率的變化對(duì)徑向載荷、正向軸向載荷和總載荷的峰值均值的影響較小，而當(dāng)進(jìn)給速度達(dá)到400 mm/s以上時(shí)，振動(dòng)幅值和頻率的變化對(duì)負(fù)向軸向載荷的峰值均值的影響較大。當(dāng)v=200 mm/s時(shí)，隨著振動(dòng)幅值和頻率增加，徑向載荷、正向與負(fù)向軸向載荷和總載荷的峰值均值均呈現(xiàn)減小趨勢。當(dāng)v=300 mm/s時(shí)，由工況6～9可知，振動(dòng)幅值和頻率增大，徑向、正軸向載荷和總載荷的峰值均值減小，負(fù)向軸向載荷基本不變。由圖5b可見，隨著進(jìn)給速度增大，徑向載荷和總載荷的載荷譜值增大，正向軸向載荷的載荷譜均值緩慢增大，而負(fù)向軸向載荷的載荷譜均值基本保持不變；振動(dòng)幅值和頻率的變化對(duì)其載荷譜均值的影響與峰值均值的一致。當(dāng)v=200 mm/s時(shí)，隨著振動(dòng)幅值和頻率增加，其載荷譜均值的變化與峰值均值一致，當(dāng)v=300 mm/s時(shí)，由工況6～9可知，振動(dòng)幅值和頻率增大，徑向、正向與負(fù)向軸向載荷和總載荷的載荷譜均值減小。當(dāng)進(jìn)給速度不變時(shí)，隨振動(dòng)幅值和頻率增大，徑向、軸向和總載荷的峰值均值和載荷譜均值減小。由圖5c可見，隨著進(jìn)給速度增大，徑向載荷和總載荷的小波能量熵基本保持不變，軸向載荷的小波能量熵明顯增大，相同時(shí)間內(nèi)，進(jìn)給速度越大，破碎的煤巖越多，軸向載荷增大，軸向能耗增大。軸向載荷小波能量熵明顯大于徑向載荷和總載荷的，徑向載荷的小波能量熵略高于總載荷的。當(dāng)v=200 mm/s時(shí)，隨著振動(dòng)幅值和頻率增加，徑向、軸向和總載荷的小波能量熵明顯增加。當(dāng)進(jìn)給速度達(dá)到500 mm/s以上時(shí)，振動(dòng)幅值和頻率的變化對(duì)軸向載荷小波能量熵的影響增大。由圖5d可見，隨著進(jìn)給速度增大，徑向載荷的盒維數(shù)增大，總載荷的盒維數(shù)緩慢增大，軸向載荷的盒維數(shù)基本不變。當(dāng)進(jìn)給速度達(dá)到300 mm/s以上時(shí)，徑向載荷和總載荷的盒維數(shù)大于軸向載荷的盒維數(shù)。

采用功效系數(shù)法分別計(jì)算了碟盤刀具破碎煤巖穩(wěn)定段的徑向載荷、軸向載荷和總載荷的14組評(píng)價(jià)值，給出其25組工況的總功效系數(shù)，從大到小對(duì)其排序，如表3所示。

表3 25組工況的總功效系數(shù)

由表3可知，當(dāng)v=200 mm/s時(shí)，總功效系數(shù)從大到小排序依次為方案4、5、2、3、1；當(dāng)v=300 mm/s時(shí)，總功效系數(shù)從大到小排序依次為方案9、7、8、6、10；當(dāng)v=400 mm/s時(shí)，總功效系數(shù)從大到小排序依次為方案13、11、12、15、14；當(dāng)v=500 mm/s時(shí)，總功效系數(shù)從大到小排序依次為方案17、16、20、18、19；當(dāng)v=600 mm/s時(shí)，總功效系數(shù)從大到小排序依次為方案21、22、24、23、25。

從進(jìn)給速度的5水平下，選出總功效系數(shù)最大的5組工況，將這5組工況的14對(duì)評(píng)價(jià)值進(jìn)行對(duì)比分析，如圖6所示。隨進(jìn)給速度增加，徑向載荷、正向軸向載荷和總載荷的峰值均值與載荷譜峰值均呈增大趨勢，而負(fù)向軸向載荷的峰值均值與載荷譜峰值均基本不變；徑向載荷和總載荷的小波能量熵先減小后基本不變，而軸向載荷的小波能量熵明顯增大。徑向載荷和總載荷的盒維數(shù)總體呈現(xiàn)正增大趨勢，軸向載荷的盒維數(shù)是先增大然后基本保持不變。

針對(duì)碟盤刀具各運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)其破碎性能的影響，采用正交數(shù)值模擬進(jìn)行多參數(shù)敏感性分析，確定各參數(shù)的影響顯著程度。若yab表示第a個(gè)水平的第b個(gè)參數(shù)的評(píng)價(jià)值，其對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的總功效系數(shù)為Dab。假定Dab服從正態(tài)分布，故可求得各水平下對(duì)應(yīng)工況總功效系數(shù)的平均值。采用極差分析來評(píng)價(jià)各影響參數(shù)的顯著性情況，運(yùn)動(dòng)參數(shù)的極差越大，敏感性越高，反之，敏感性越低。

(5)

式中：Rb——第b個(gè)參數(shù)的極差，b=1，2，3；

圖6 5組工況的14組評(píng)價(jià)值Fig. 6 14 evaluation values of 5 working conditions

碟盤刀具各參數(shù)敏感性分析，如表4所示。對(duì)碟盤刀具破碎性能影響顯著程度由大到小分別是進(jìn)給速度、振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值，進(jìn)給速度影響明顯大于振動(dòng)頻率和幅值，并且振動(dòng)幅值和頻率的影響程度相差不是很大。

多參數(shù)正交敏感性分析，如圖7所示。隨著進(jìn)給速度的增大，總功效系數(shù)均值逐漸減小，下降趨勢明顯，故對(duì)破碎性能影響較大；隨著振動(dòng)幅值的增大，總功效系數(shù)均值總體呈下降趨勢；隨著振動(dòng)頻率的增大，總功效系數(shù)均值總體呈上升趨勢，振動(dòng)幅值和頻率的變化對(duì)破碎性能也有明顯影響，但無法直接判斷振動(dòng)幅值和頻率的影響程度。

表4 L25(53)多參數(shù)正交敏感性分析結(jié)果

Table 4 L25(53)multi parameter orthogonal sensitivityanalysis results

均值v/mm·s-1A/mmf/HzD-1b88.638 381.201 1 77.068 5 D-2b84.199 782.618 5 76.591 0 D-3b78.889 980.341 0 81.027 3 D-4b75.338 179.473 0 80.330 7 D-5b72.802 476.234 9 84.851 1 極差Rb15.835 96.383 68.260 1

圖7 多參數(shù)正交敏感性分析Fig. 7 Multi parameter orthogonal sensitivity analysis

3 改進(jìn)功效系數(shù)法分析

3.1 改進(jìn)功效系數(shù)法

由式(4)可以看出，功效系數(shù)法對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)都是同等看重的，不能很好地反映每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性。由于功效系數(shù)法的評(píng)價(jià)函數(shù)是幾何平均值，要體現(xiàn)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同權(quán)重，單添加系數(shù)是不可以的，可以通過添加指數(shù)來給評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予不同的權(quán)重。改進(jìn)后的總功效系數(shù)越大，碟盤刀具破碎煤巖性能越好，反之，破碎性能越差。

用線性加權(quán)來賦予功效系數(shù)法各評(píng)價(jià)值權(quán)重，如式(6)所示是無效的，只是給各個(gè)總功效系數(shù)都增加了一個(gè)系數(shù)。

(6)

故用指數(shù)加權(quán)法來賦予功效系數(shù)法各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值權(quán)重

(7)

式中：D′——改進(jìn)后的總功效系數(shù)；

wi——各評(píng)價(jià)指標(biāo)不同評(píng)價(jià)值的權(quán)重指數(shù)。

式(7)中的權(quán)重指數(shù)必須滿足以下條件：

(8)

(9)

(10)

式中，xi——各評(píng)價(jià)指標(biāo)不同評(píng)價(jià)值的權(quán)重系數(shù)。

3.2 不同權(quán)重

基于改進(jìn)功效系數(shù)法，根據(jù)實(shí)際情況給各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予不同的權(quán)重指數(shù)。當(dāng)更看重碟盤刀具破碎能耗時(shí)，分別給予峰值均值、載荷譜均值、小波能量熵和盒維數(shù)這四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)0.1、0.1、0.4和0.4的權(quán)重，則其權(quán)重指數(shù)為1.4、1.4、5.6和5.6，并且將每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重均分給三個(gè)研究對(duì)象。采用改進(jìn)功效系數(shù)法，對(duì)碟盤刀具破碎煤巖穩(wěn)定段的徑向載荷、軸向載荷和總載荷的14組評(píng)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，給出其25組工況的改進(jìn)總功效系數(shù)，并從大到小對(duì)其排序，如表5所示。

當(dāng)以碟盤刀具載荷大小為評(píng)價(jià)時(shí)，給予峰值均值、曲線均值、小波能量熵和盒維數(shù)這四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)0.4、0.4、0.1和0.1的權(quán)重，則其權(quán)重指數(shù)為5.6、5.6、1.4和1.4，并且將每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重均分給三個(gè)研究對(duì)象。25組工況的總功效系數(shù)，從大到小對(duì)其排序，如表6所示。

由表5可知，以破碎能耗為評(píng)價(jià)時(shí)，工況7相對(duì)較好，其進(jìn)給速度、振動(dòng)幅值和頻率依次為300 mm/s、0.8 mm和50 Hz，工況25相對(duì)較差，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)分別為600 mm/s、1.5 mm和60 Hz。

表5 25組工況的改進(jìn)總功效系數(shù)1

Table 5 Improved total efficiency coefficient 1 of25 working conditions

工況7411139D'94.012 191.263 290.895 290.194 089.393 0工況1621721D'88.940 587.228 387.225 486.031 684.503 0工況31810128D'83.193 381.534 081.456 281.116 781.106 0工況225162414D'80.847 680.407 079.474 979.140 178.4601工況2023191525D'77.674 174.433 374.022 073.760 568.081 8

表6 25組工況的改進(jìn)總功效系數(shù)2

Table 6 Improved total efficiency coefficient 2 of25 working conditions

工況54392D'94.483 194.173 189.976 889.117 987.858 7工況7811312D'85.374 384.890 384.777 584.505 179.666 6工況617111016D'79.560 178.990 178.065 474.977 174.870 5工況2120221518D'74.173 672.032 171.753 771.649 169.858 5工況1425241923D'68.959 068.537 068.516 568.056 367.752 1

由表6可知，以破碎碟盤刀具載荷大小為評(píng)價(jià)時(shí)，工況5相對(duì)較好，其進(jìn)給速度、振動(dòng)幅值和頻率依次為200 mm/s、1.5 mm和70 Hz，工況23相對(duì)較差，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)分別為600 mm/s、1 mm和40 Hz。

4 結(jié) 論

(1)基于進(jìn)給速度、振動(dòng)幅值和頻率，設(shè)計(jì)了3參數(shù)5水平的25組正交數(shù)值模擬。隨著進(jìn)給速度增大，徑向、正向軸向和總載荷的峰值均值與曲線均值增大，而負(fù)向軸向載荷的基本不變；徑向載荷和總載荷的小波能量熵基本不變，而軸向載荷的增大；徑向載荷和總載荷的盒維數(shù)增大，而軸向載荷的基本不變。

(2)未考慮碟盤刀具生產(chǎn)率的條件下，采用功效系數(shù)法從載荷峰值均值，載荷譜均值、小波能量熵和盒維數(shù)四個(gè)方面綜合分析了3參數(shù)的影響，得出其3個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的總功效系數(shù)極值分別是：15.835 9、6.383 6和8.260 1，因此，其對(duì)碟盤刀具破碎性能的影響從大到小依次為進(jìn)給速度、頻率和幅值。

(3)當(dāng)?shù)P刀具破碎不同煤巖時(shí)，可優(yōu)先調(diào)整進(jìn)給速度，其次是振動(dòng)頻率，最后是振動(dòng)幅值，進(jìn)行提高破碎性能。

(4)在功效系數(shù)法的基礎(chǔ)上，通過給功效系數(shù)添加指數(shù)，給各個(gè)評(píng)價(jià)賦予權(quán)重，提出了一種改進(jìn)功效系數(shù)法，能夠更好地體現(xiàn)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性。賦予4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)不同權(quán)重，評(píng)價(jià)碟盤刀具破碎煤巖性能，給出不同的運(yùn)動(dòng)參數(shù)組合。