镐型截齿不同截割速度对煤岩截割过程影响研究

采煤机工作过程中,镐型截齿直接截割煤岩,其截割速度影响其寿命,同时也对采煤机工作效率具有重要影响.本研究在分析镐型截齿截割过程中截割速度变化的基础上,利用颗粒流离散元软件(PFC)对不同截割速度对煤岩截割过程的影响开展研究.结果表明:煤岩截割过程中,镐型截齿截割速度总体呈非线性减小趋势,且随牵引速度、滚筒角速度的增大分...     

镐型截齿载荷谱定量特征的旋转截割实验与仿真

为验证截齿截割煤岩仿真实验的准确性与可行性,利用多截齿参数可调式旋转截割实验台研究镐型截齿的截割过程,得到镐型截齿在旋转截割过程中所受的轴向载荷、径向载荷和侧向载荷。采用ABAQUS软件仿真镐型截齿截割煤岩的动态过程,得到截齿截割过程的三向载荷谱。实验与仿真结果表明:在切削厚度为15~25 mm时,截齿的三向载荷波动具有一致性,截齿工作时所受的轴向载荷和径向载荷较大,且载荷波动程度基本相同,侧向载荷波动较为剧烈。仿真与实验的轴向载荷和径向载荷误差精度均在10%以内,二者具有较高的吻合度。该实验台能够真实地模拟截齿的实际工作状态。     

采煤机滚筒截齿的截线距分析及优化

为降低采煤机滚筒的截割比能耗,以某型采煤机的截割滚筒为研究对象,对合理选择截齿的截线距和切削厚度的比值进行了研究。利用UG三维CAD软件建立了3种不同截线距的截割滚筒模型,通过ANSYS/LS-DYNA对2组不同切削厚度情况下采煤机滚筒截割煤壁的过程进行了模拟,得到了镐形截齿所受截割力、特定时间内截落煤壁总体积、滚筒所受截割扭矩及截割比能耗等。通过对比这2组采煤机滚筒的截割比能耗和其他相关数据,分析了截线距和切削厚度的比值与截割效率的关系。结果表明,截线距和切削厚度的比值在2左右时,采煤机滚筒的截割比能耗最小。本研究结果对采煤机设计过程中滚筒截线距、滚筒转速和采煤机牵引速度三者之间的最佳匹配有一定的参考价值。     

截齿截割的能耗与块度问题实验研究

煤岩截割是煤炭生产中最重要的一个过程。为了降低吨煤电耗，降低粉尘器，增加块度，须研究截齿截割过程吨煤电耗、块度变化规律，文中采用实验的方法对采煤机刀形、镐形截齿截割过程进行了模拟，并采用MATLAB对其结果进行了数据处理。得到截割过程的切深与吨煤电耗及块度间的关系。     

不同楔入角的镐齿破岩截割力模型与仿真

为探求镐型截齿不同角度楔入岩石时,与岩石相互作用和截割力定量的关系,以达到截齿高效率、低能耗截割岩石的目的,在镐齿截割岩石力学模型的基础上,结合截齿不同楔入角截割岩石的实际工作状态,对镐型截齿的受力状态进行分析。确定截齿不同楔角截割岩石时的应力分布,建立镐型截齿的截割力数学模型。给出了楔入角、截齿半锥角的变化对截齿截割力的影响规律,并进行了仿真实验。结果表明:楔入角、半锥角之和小于90°的范围内,截割力呈非线性的变化特征。该研究建立的截割力学模型可靠,数学描述简便,可以为截割理论研究与采煤机设计提供理论依据。     

滚筒式采煤机截齿受力的模拟研究

为了探究采煤机滚筒上不同位置处截齿的受力情况,寻找截齿损坏的原因,基于煤岩截割理论,通过受力分析,给出了滚筒式采煤机截割纯煤和硬质包裹体时截齿的受力计算方法,并利用所开发的采煤机滚筒截割载荷模拟系统,求得了国产某种型号滚筒式采煤机端盘上和叶片上单个截齿、不同位置处截齿截割纯煤、叶片上单个截齿截割硬质包裹体时的受力情况,揭示了该采煤机滚筒上截齿的受力特征与变化规律,搞清了端盘外缘截齿损坏的根本原因。研究结果可为了解采煤机截割过程滚筒上各截齿的受力特征、改进滚筒的设计、提高截齿的使用寿命和滚筒乃至整个采煤机工作的可靠性提供理论依据。     

截煤工况下镐型截齿的自旋转力学机理

针对镐型截齿截割煤岩过程中截齿自旋转的可能性,以及磨偏磨损等问题,分析不同截割状态下镐型截齿自旋转的原理,考虑截齿与煤岩体接触的不同工况,探讨截槽两侧不对称、非同时V形崩落的自旋转机理。通过建立截齿的结构参数、安装参数和煤岩性质与截齿受力等参数的自旋转模型,给出其自旋转的定量描述方法。截齿发生自旋转的影响因素和理论条件的仿真结果表明:影响截齿自转的最主要因素是煤岩性质和截齿齿尖作用半径,截齿自旋转的边界条件为截齿齿尖半角32°~40°、楔入角38.9°~50°、截齿齿尖作用半径8.5~10.0mm和摩擦系数0.60~0.84。所阐述的截齿自旋转的可靠性、建立的力学模型及研究方法,可以为复杂工况下截齿自旋转条件的研究提供参考。     

镐型截齿截割阻力序列的混沌分形维数与能耗

为更好地评价截齿截割性能,根据镐型截齿截割阻力实验曲线,利用功率谱法定性地分析截割状态的混沌特征,给出了截割阻力序列混沌分形维数与能耗和盒维数码尺的关系,应用MATLAB定量求出两种安装角度截齿截割阻力时间序列的盒维数。结果表明,45°安装角截齿的截割阻力盒维数及能耗大于40°安装角。建立的截割阻力维数、能耗模型,为滚筒式采煤机的截割理论研究和设计提供了新的方法和途径。     

仿生截齿的磨损试验与温度分析

针对采煤机滚筒在截割过程中截齿受力较大的情况,分别对普通镐型截齿、仿生截齿进行截割过程的磨损试验和温度检测,通过三坐标齿轮综合测量仪对两种截齿的磨损情况和截齿的温度变化情况进行实验检测.通过对两种截齿的磨损情况和温度检测情况进行分析.研究结果表明:仿生截齿在截割实验过程中,磨损量相比普通截齿大,且在正向截割的过程中,仿生截齿有温度相对集中的位置,与普通截齿截割过程中温度值相比相差不大,对仿生截齿的硬度改进提供了理论依据.     

采煤机截齿排列参数对粉尘爆炸率的影响

利用假设与简化,建立了粉尘爆炸率与滚筒设计参数间关系的数学模型,以国产某型滚筒式采煤机为例,模拟得到了粉尘爆炸率与截线间距、每线齿数、叶片头数、截齿最大切屑厚度之间的关系曲线,通过分析,确定了上述采煤机截齿排列各参数对粉尘爆炸率的影响,为改进机器设计、合理确定采煤机的截齿排列参数、为减小采煤机的截割粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全性提供理论依据。     

镐型截齿截割煤岩动力系统的混沌特征

采煤机截割工作机构与煤岩作用系统的复杂性、非线性、模糊性和耗散性,导致了截齿截割负载具有很强的不确定性。应用分形和混沌理论研究截割阻力曲线的定量描述及混沌特征,依据煤岩的应力与应变的关系曲线和煤岩的分形损伤刚度,给出煤岩跃进破碎的条件,从混沌分形的角度给出截割动力系统的截割性能评价指标和系统演变混沌状态的数学关系,同时建立截割动力系统的数学模型。通过模拟仿真,结果表明：截割动力系统在不同的分叉参数下,其相轨迹具有时间遍历性和混沌特征,实现了混沌模拟负载信号的仿真。截割动力系统特性研究对开发高效截割工作机构等有着重要的意义。     

镐型截齿的截割试验研究

利用截割试验台,对不同规格的镐型截齿在不同截割硬度,不同截割参数等条件下进行了一系列的截割试验,并对测试结果人了分析研究。为合理地确定,正确地选择镐型截齿的有关参数,进一步提高截割效率和性能提供了可靠的资料。     

复杂煤层采煤机滚筒载荷的数值模拟

为解决复杂煤层下工作的采煤机截齿磨损严重、缺失以及滚筒寿命低等问题,通过分析截齿与煤岩的接触位姿以及单齿的力学模型,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的力学模型。为便于工程分析与应用,适当简化了截齿与煤岩的截割状态,以离散随机过程判断每一时刻截割过程中的受力状态,给出了复杂煤层下采煤机滚筒载荷的模拟算法。该模拟算法可实现任意旋转周期内滚筒三向载荷和负载扭矩的模拟,为采煤机滚筒的数字化设计提供条件。     

铣削式扁截齿运动学分析

本文从推导滚筒式采煤机截齿的齿尖运动轨迹入手,对齿尖的运动速度,速度瞬心,截割包角,截齿的切削厚度及工作前、后角的变化加以推导和分折,并得出了结论:在截割过程中,截齿截割煤体的工作包角略大于180°;截齿的截割厚度随滚筒转角而变化,其最大值的位置各低于轴心线;截齿的工作后角比设计后角变小,因此截齿的设计后角应大于后角的最大变化量。     

不同工况下采煤机截齿截割阻力实验研究

针对采煤机在不同工况下的截齿截割阻力的变化特性及斜切进刀工况下事故频发的状况,该文设计了由贴应变片插入式测量截齿和无线信号采集模块等组成的截齿截割阻力在线实验方案。将该方案用于MG400/930-WD型采煤机,在某大型采掘装备研究中心进行截割实验,得到了不同工况下采煤机截割阻力的变化曲线。分析实验结果可知,各截齿截割阻力在斜切进刀和正常工况下均为"间歇周期"变化,在单个周期内截割阻力先增大后减小,且增大和减少过程中呈波动变化;截割阻力在斜切进刀工况下先增大后减小,正常工况下较为稳定;在斜切进刀工况下,各截齿最大截割阻力数值及其出现的位置均不同,越晚参与截割的截齿出现最大截割阻力的位置越靠后,数值也越小,最大相差0.4 k N;斜切进刀工况下各截齿开始参与截割时,采煤机位置差异较大,最早与最晚位置相差约11.0 m;斜切进刀工况下的最大截割阻力达到6k N,约为正常工况下的6倍。该文实验方案可为采煤机斜切进刀工况下事故频发原因分析和截割部设计提供实验依据。     

掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真方法

为了研究截齿截割煤岩的动态破坏过程,提出采用离散元法进行截齿截割煤岩的仿真分析.根据截割头结构建立了相应的离散元模型,采用二维圆盘颗粒建立了煤岩的离散元模型,通过接触和连接力学模型计算截割过程中的作用力.在此基础上,通过VC++6.0编写了离散元仿真计算程序,借助MFC建立友好的人机交互界面,实现了截齿截割煤岩工作过程的离散元仿真.通过对截割角为45°条件下的截齿截割煤岩进行仿真,结果初步证明了采用离散元法的可行性,为截齿截割过程分析和截齿的优化设计提供了一种新的研究手段.     

采煤机镐型截齿安装角的研究

详细分析了镐型截齿安装角对受力和截煤的影响。在此基础上，导出了煤质，截齿主要参数与安装角的定量关系。从而导出齿身与煤体不发生干涉的理论设计条件。通过单齿截煤试验，进一步证明了理论分析的正确性，得到齿身与煤体存在干涉时，对截割阻力的大小，变化规律，和成分构成的影响程度，解决了长期以来镐型截齿安装布置缺乏理论根据的问题，对于镐型齿的参数设计和截齿安装布置有着指导意义。     

刀型截齿截割煤岩的实验研究

采用煤岩截割综合实验系统对刀型割煤岩的截割过程进行了实验研究，得到了刀型齿截割过程有关参数的变化规律曲线，这对于提高刀型齿截割效率，对于有效地提高采掘机械的效益具有十分重要的作用。     

采煤机截割产尘的数学模型

通过分析与假设，文章建立了采煤机械割粉尘与截齿排列参数、滚筒结构参数和采煤机运动参数之间关系的数学模型，并对模型进行了显著性检验。该模型不仅能计算采煤机截割产尘量大，而且可以用于定量地分析各种因素对截割粉尘的影响，这对于评价采煤机的工作性能和改进其设计与操作都具有非常重要的作用。     

镐齿截割煤断裂模式研究

针对镐型齿截煤理论不完善的现状，采用力学分析与试验研究相结合的方法，对煤体的断裂模式进行了研究。推导出断裂模式的表征参数——断裂角φ的表达式，该推导公式在镐型齿的截割模拟试验中得以验证，快速摄影对截割过程所作的实时写真，为力学模型的建立辅以佐证。