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。     

基于ANSYS的不同形状镐齿的有限元分析

为了研究镐齿形状对其强度的影响,取几何尺寸相同、结构形状不同的三种截齿进行比较分析,建立了三种不同形状镐形截齿的结构模型,利用ANSYS软件在同样载荷作用下对各个截齿进行应力分析,得出各截齿的变形图和应力分布图,掌握了每种截齿工作时各点应力大小和易受损的位置,所得结果为正确选择和合理设计截齿结构以及改进截齿的设计、改善镐形截齿的受力状况、提高截齿工作的可靠性和使用寿命提供了重要的依据.     

钴结壳螺旋切削采矿头截齿最大载荷的分布特性

考虑海水力的作用,建立深海钴结壳微地形的数学模型和采矿头截齿切削过程的数学模型,应用Matlab软件GUI工具编制相应的仿真程序,并通过实验验证仿真模型的正确性和仿真软件的工程有效性。在此基础上,随机生成200个典型海底地形,对采矿头截齿最大载荷的分布特性进行研究;应用置信度为0.95的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov)检验验证参数估计所得的正态总体与样本数据的一致性。仿真结果表明:截齿最大载荷的分布偏于正态分布;通过置信度为0.95的参数估计,得出最大载荷正态分布概率密度函数的参数μ和σ2及其置信区间;由3σ规则确定了截齿最大载荷以99.73%的概率落于区间[2.027 0 11.110 0],截齿最大载荷基本不超过11.11 kN。     

滚筒式采煤机滚筒载荷谱的模拟分析与研究

根据单个截齿的受力模型和计算公式,建立了采煤机滚筒力矩模型和载荷波动模型.在此基础上,利用MATLAB编写了截割面积最大和波动系数最小时,转角与截齿力的关系程序和转角与力矩的关系程序,并对某型号采煤机滚筒进行了载荷模型的模拟和分析,分别得到了截割面积最大和波动系数最小时的滚筒转速、牵引速度和三向力的波动系数,为滚筒设计和实际使用提供理论依据.     

基于最大似然估计-Hilbert法的截齿侧向载荷特征识别

为探求镐型截齿旋转截割煤岩侧向载荷的统计规律及时频谱特性,实现其特征参量的定量提取与有效识别,利用多截齿参数可调式旋转截割实验台开展煤岩截割实验。采用最大似然估计法与希尔伯特变换Hilbert法,给出锐齿、棱齿和钝齿侧向载荷统计特征与时频谱特征的内在关联。结果表明:在截齿旋转角为零度、截槽对称的实验条件下,截齿侧向载荷概率密度函数曲线服从正态分布规律,截齿侧向载荷的方向具有明显的不确定性,绕y轴正、负半轴波动。其均值接近于零,不利于截齿的自回转运动。二维时频谱表明截割能量集中在5 Hz以内的低频区域,且可有效识别侧向载荷的时频特征。     

采煤机端盘截齿排列及安装条件

为了改善端盘截齿的受力状态,提高滚筒和截齿的使用寿命,根据端盘截齿的排列形式及其切屑图,分析了截齿对煤岩块度和工作面粉尘的影响,讨论了截齿安装角度对滚筒受力状态、截割比能耗以及端盘、截齿使用寿命的影响,确定了合理的角度范围.该研究可作为完善端盘截齿设计、提高滚筒工作效率的理论依据.     

镶铸截齿与锻造钎焊截齿损坏形式对比分析

通过井下采煤对比试验,分析了镶铸截齿与锻造钎焊截齿的损坏特点,镶铸截齿具有耐磨抗弯曲的优点,但有折断现象：而锻造钎焊截齿抗折断性好,但耐磨抗弯曲性远低于镶截齿,镶铸截齿的使用寿命可达锻造钎焊截齿的４倍以上。     

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。     

采煤机截齿动力学模型及其求解方法

通过对采煤机截齿截煤过程中的受力分析,建立了采煤机截齿的力学模型.在假设采煤机截齿为单自由度振动刚体的基础上,建立了采煤机截齿的动力学模型.同时,将采煤机截齿在截煤过程的振动假设为任意激励下的振动,并给出了任意激励下的采煤机截齿的运动方程及其求解方法.此研究为采煤机螺旋滚筒及整机的动力学分析及其设计奠定了基础.     

采煤机滚筒截齿排列的试验研究

根据采煤机破煤理论,研制煤岩截割试验台;根据不同的滚筒叶片截齿排列、螺旋叶片头数,研制4种不同的试验滚筒.以此为基础,在试验台上对4种不同截齿排列的滚筒进行截割性能试验,分析不同滚筒截割扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;同时,对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿排列滚筒截割块煤率.研究结果表明:对同一直径、不同叶片头数、不同截齿排列的滚筒,在截割时,随着螺旋叶片头数的增多,其载荷波动性减小;在2头螺旋叶片滚筒中,棋盘式滚筒的扭矩均值、方差等统计参数值均比顺序式的小,而棋盘式的块煤率比顺序式的大;具有3头螺旋叶片的畸变Ⅰ式和畸变Ⅱ式滚筒,在截割扭矩的统计参数值中除畸变Ⅰ式的方差小于畸变Ⅱ式的方差外,其余参数基本相等;并且,在4种滚筒中,畸变Ⅰ式截割时滚筒载荷的波动性最小,块煤率最大.     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。     

坑内土体开挖对工程桩变位影响分析

软土地区由于基坑内土体开挖不当引起的工程桩变位事故频频发生，造成很大的经济损失，给工程安全带来隐患，因此迫切需要解决这个问题。从分析基坑土体开挖时工程桩上受到的荷载作用入手，研究了滑动土体及施工荷载对工程桩变位的影响，运用弹性抗力法分析了荷载作用下工程桩桩身任一点内力和位移分布情况。对某工程实例进行分析，计算开挖时作用于桩身的最大弯矩及其位置，与现场实测的桩身断裂位置基本一致，表明开挖形成的临空面滑动土体及施工荷载引起的水平荷载是导致桩身偏位甚至断裂的根本原因。     

采动区砌体结构抗变形实验

以采动区上常用的三开间二层砌体结构砖混房屋为原型,取其前纵墙,缩尺比例为1:2,在专用的抗变形试验台上进行了二次地表曲率变形下砖墙的抗变形实验,得到了二次曲率变形作用下砖墙的受力和变形规律.实验结果表明,二次曲率变形对砌体结构房屋具有损伤累积作用.在一定的地表曲率作用下,实验模型所对应的砌体结构房屋,具有较好的抵抗地表曲率的作用.     

铝合金拼焊板盒形件拉深中压边力分析及优化

利用焊缝模型、单元类型、材料的本构关系,建立铝合金拼焊板盒形件拉深成形有限元模型.以有限元数值模拟为主要方法分析了压边力对拼焊板拉深成形质量的影响、焊缝的移动规律和焊缝附近金属的变形情况;针对不等厚拼焊板的成形特点,采用薄、厚测不同压边力对成形过程进行优化.研究结果表明,压边力对拼焊板拉伸成形中焊缝及附近区域变形有明显影响,采用不同压边力技术能够在一定程度上提高拼焊板盒形拉深件成形质量.     

屈服准则对差厚铝合金拼焊板拉深成形数值模拟的影响

分别采用Mises、Hill二次和Barlat三参数屈服准则对差厚铝合金拼焊板拉深成形方盒件进行有限元模拟,比较了不同屈服准则和不同压边力下零件的成形特点和应变分布,焊缝的移动规律和焊缝附近金属变形情况。结果表明不同屈服准则对成形趋势预测一致,法兰面上焊缝向拼焊板的薄侧流动,而在型腔部位焊缝向厚侧移动;不同压边力对差厚板的成形质量影响较大,对焊缝移动影响较小。不同准则预测结果仍有明显差异,Mises准则下对成形性能预测最危险,而焊缝附近薄侧板料的减薄率Mises准则模拟结果最为理想。     

大管幕工法地铁车站站型研究

介绍了大管幕工法(SPR)基本版的施工步序、工法特点及地层适用性.详细阐述了SPR工法的3个发展阶段及基于标准版的多种衍生SPR站型.建立三维结构-荷载模型,对通长直管型SPR车站"三跨两柱标准站型"、"两跨单柱站型"和"单跨站厅无柱站型"在施作不同二衬结构及顺、逆作工况下结构体系的变形和内力进行了比较验算.结果表明:SPR车站结构变形较小,对地表及周边环境影响较小;大管幕体系中大管幕内力相对较小,应重点验算内撑环梁和中柱受力;施作二衬可降低环梁整体受力,但需优化二衬厚度,避免施工时下部结构内力过大;逆作法施工的三跨标准站型最安全,其次为两跨单柱薄二衬站型,单跨站型受力最大.     

基于ABAQUS的板材精冲工艺研究

构建厚度为1.5 mm的板材精密冲裁有限元模型,分析板材精冲的变形过程.通过大量有限元模拟,重点分析压边力和反压力对精冲断面质量的影响规律,并将模拟结果和试验结果进行对比分析.结果表明：当压边力不变时,随着反压力的增大,精冲断裂带长度不断减小,而断面平整度逐渐变差;当反压力不变时,断裂带长度不随压边力的增大发生较大改变,但断面平整度提高;当压边力和反压力相互配合时,冲孔断裂带最小,断面平整度最好;模拟结果与试验结果非常接近,说明压边力对精冲断面质量影响规律的模拟结果准确.     

凸焊螺母的焊接工艺研究

针对凸焊螺母焊后脱落,一侧烧黑,内螺纹变形和粘附焊渣等焊接质量缺陷,本文从多凸点焊前的均衡受力,均匀变形角度分析了造成上述缺陷的主要原因,提出一种自定位组合电极,经试验分析和电极形式及电极头尺寸是多凸点凸焊工艺的关键影响因素,进而确定了自定位组合电极焊接时的合适工艺参数,从根本上解决了多凸点焊接领域这一长期存在的质量缺陷。     

解理云母表面粘着特性的实验

为了解粘着行为的机理,对法向力测量系统进行了改进,利用应变测量和动态应变仪连续采集信号实现对分离力的实时动态测量,理论分辨率达到0.023mN。利用该系统对新鲜解理云母作为接触副的趋近分离实验现象进行了测量,发现新鲜解理云母直接接触时的分离力随着接触次数的增加而减小。在中间层存在水膜时,分离力增加约3倍,这验证了弯月面力对粘着力有显著影响,同时证明系统的动力学特性能够导致突跳现象的发生,且不一定伴随表面的破坏或塑性变形。     

反井钻机ZX315镐型镶齿滚刀有效钻压分析

反井钻机在金属和非金属矿山坚硬岩石地层中钻进井筒时,在因反井钻杆和硐室空间问题限制钻机能力的情况下,经常需要采用略高于有效破岩钻压进行钻进,而通过全尺寸滚刀破岩实验或单齿压入实验可以判断有效钻压.选用ZX315镐型镶齿滚刀和单轴抗压强度141.6 MPa的花岗岩,进行直线往复式滚刀破岩实验对.在25～150 kN不同钻压时,通过观察破岩面、称重破碎岩碴、记录实验数据,分析得到钻压与破岩体积关系曲线拐点,进而获得有效钻压为100 kN,根据钻压与滚动力关系曲线得到滚刀的滚动摩擦因数为0.203,通过对岩石单轴抗压强度和有效钻压的拟合,得到单轴抗压强度与有效钻压的关系公式,可计算得到有效扭矩.通过对不同岩石的有效破岩钻压分析,得到有效破岩钻压与岩石单轴抗压强度的关系,并推算得出ZX315镐型镶齿滚刀的有效钻进钻压近似为岩石单轴抗压强度的75.48％.