井下弹道式煤矸分选的理论和实验

为减少矸石山地面污染,对井下弹道式煤矸分选方法进行研究。利用非线性接触模型对煤和矸石的抛射、碰撞和反弹过程进行分析,得到反弹距离理论计算公式,确定其主要影响因素为煤和矸石碰撞前后的接触刚度。对新汶协庄矿的煤和矸石进行反弹距离实验,实验结果表明:煤的反弹距离服从正态分布,矸石的反弹距离服从?分布;当冲击速度大于7 m/s时,二者的反弹距离差值较大,可以分离出约30%的矸石,并且此时部分煤被破碎,可结合破碎粒度分离出更多的矸石。利用实验数据得到煤和矸石反弹距离的拟合公式,其相关系数R2分别为0.835和0.918。     

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.     

高压水射流冲击破岩损伤场分析

以Johnson-Holmquist modelⅡ(JH-2)脆性材料本构模型来表征岩石的力学特性,利用光滑粒子流(SPH)和有限元(FEA)耦合算法建立高压水射流冲击破岩过程的数值模型,很好地模拟水射流损伤破岩过程中岩石失效、裂纹扩展以及不同位置岩石单元的损伤程度随时间变化的过程。此外,模拟分析射流冲击速度、入射角以及平移速度对岩石损伤场的影响。研究结果表明:岩石的损伤破坏、裂纹扩展是剪切和拉伸共同作用引起的,且近射流冲击点的损伤破坏由剪切作用主导,而放射性裂纹和层状裂纹的扩展主要由拉伸作用主导;岩石单元的损伤值随时间呈阶跃性变化,且射流冲击损伤破岩过程为微秒量级;射流冲击损伤破岩的入射角存在一个有效范围,当入射角大于70o时损伤破岩效果较好;射流冲击速度较低时以表面冲蚀岩石为主,射流冲击速度达到一定值才能使岩石损伤破坏,出现放射性裂纹和层状裂纹;射流平移速度与冲击速度相比很小,对岩石的损伤场影响不明显。     

大流量安全阀优化设计

本文针对采煤工作面动载荷造成的液压支架破坏问题进行了液压支架用大流量安全阀的优化设计。建立了带有气体弹簧压紧的锥阀差动结构大流量安全阀动态支配方程和优化数学模型,采用复合型寻优方法并用BASIC语言编写了液压支架用安全阀设计的通用优化程序,用该程序进行了10000L/min大流量安全阀的参数优化计算,最后用模拟试验对理论分析进行了验证,     

出口节流型安全阀设计

本文对出口节流型安全阀,提出了以静态压力超调最小作为目标函数的优化设计方法,建立了相应的数学模型和编写了安全阀优化设计程序,通过实例对理论分析作了验证。     

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.