我国是煤炭消费大国,煤占消耗全部化石能源中的比例是70%。采煤机是煤矿生产中的关键设备,它主要由截割部、中间箱和牵引部三大部分组成,其中牵引部和截割部是割煤时的主要工作部分。由于煤岩性质的复杂多变,截割部载荷具有随机性强、波动大、冲击强的特点,加之现有采煤机滚筒转速不可调,因此现有采煤机截割部具有故障率高、工况适应性偏差的缺点。深部开采的无人化趋势对截割部可靠性和工况适应性提出了更加严格的要求,因此有必要对现有采煤机工作特性进行研究改进,以找出在降低截割传动系统载荷提高其可靠性的同时尽可能保证生产率的方法。本文依托于国家重大基础研究计划(973计划)课题“重载突变工况的高效动力传递原理及自适应控制方法”(编号2014CB046304),主要包括以下几个方面的研究工作:1.在分析采煤机滚筒和截割部传动系统载荷及采煤机生产率影响因素的基础上,提出了“滚筒转速控制”与“牵引速度-滚筒转速联合控制”两种途径来降低滚筒及截割部传动系统负载。为验证其有效性,建立了截割部传动系统的简化纯扭转模型,并进行了仿真分析。同时由于实际采煤机截割部是一个大转动惯量系统,因此研究了调速时系统惯量对截割部传动系统载荷的影响,并对所提控制策略进行优化。2.为对所提采煤机变速控制策略及截割部仿真模型进行实验验证分析,设计搭建了采煤机实验台,开发了基于dSPACE的实验台实时控制系统。3.针对初期实验出现的实验台载荷加载系统载荷加载精度与响应速度不够高、滚筒变速实验时实验台产生附加惯性力矩干扰的问题,提出用前馈控制结合模糊PI的方法来提高实验台加载系统的加载精度与响应速度,为此建立了实验台的机电耦合模型,在模型仿真验证所提实验台加载部控制方法的有效性后,将该方法应用于实际实验台载荷加载控制子系统,并在后续实验中证明了所提方法的有效性。4.基于优化后的实验台,进行了采煤机截割部传动系统的实验研究,结果表明所提采煤机变速控制策略可有效降低突变载荷下滚筒及截割传动系统载荷,为滚筒式采煤机截割部传动系统可靠性及工况适应性的提高奠定了基础。