滚筒式采煤机是高产、高效机械化采煤的主要设备,广泛应用于不同地质条件下的煤炭开采。目前在生产上存在的主要问题是块煤率低和工作时粉尘大。为此,论文开展了变速截割采煤机关键技术的研究。在对煤岩物理机械性质和截齿破煤机理分析的基础上,推算出了描述截齿各安装角度之间几何关系的表达式,建立了截齿安装角β优化的数学模型;对叶片部和端盘部截齿的配置方式和切削图形进行了分析,提出了高煤块率端盘部截齿的优化配置方式。为了提高块煤率,研究了滚筒有关截割参数对切削图面积Am和方正率ξ的影响,建立了以切削图面积Am最大为目标函数的滚筒参数优化数学模型,并应用直接比较—比例法的遗产算法进行了优化计算,得出了在不同截齿配置条件下相应的结构参数和截割参数优化值、以及高块煤率叶片部截齿的优化配置方式。高块煤率采煤机滚筒的结构优化是在一定的煤层性质条件下进行的,为了满足不同性质煤层高块煤率截割的需要,进行了采煤机变截割速度和牵引速度的优化研究;同时,提出了依据检测采煤机的截割载荷间接识别煤层的截割阻抗的方法,并以此进行截割参数的调整。针对煤矿井下采煤工作面的恶劣工况和环境条件,论文选用了微处理器S3C44B0X、高速A/D转换40kSPS、CF卡组成嵌入式采煤机截割载荷检测系统,进行了硬件和软件设计、防干扰和本质安全设计,所研制的系统在煤矿井下进行了采煤机截割载荷的实测,表明其可行性和实用性。由于开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固、转子免维护、低速转矩大等优点,论文选择SRM作为采煤机变速截割的动力源;采用有限元法对SRM的磁路特性进行了分析,为SRM结构的优化设计提供理论依据;采用实验的方法,获得了采煤机牵引部SRM样机的磁链曲线,为研究SRM的特性及控制策略提供实验资料;给出了反映SRM非线性电磁特性的磁链模型的几种建模方法,并对各种模型优化的磁链曲线和样机实测磁链曲线进行对比分析,为建模方法的选择打下了基础。为了提高开关磁阻电机驱动(SRD)系统运行的可靠性,提出了无位置传感器SRM的控制策略,完成了SRD系统相关的硬件和软件设计;采用激励脉冲法对SRM的启动工作相进行选择,解决了生产实际中SRM无反转启动问题;搭建了18.5kW牵引部SRM的实验平台,开展了实验研究,实验结果验证了所提出的无位置传感器控制策略的正确性,证明了无位置传感器采煤机SRD系统的可行性与可靠性。