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。     

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。     

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。     

不同工况下截齿冲击特性

针对实际生产中含硫化铁结核的硬质煤岩的难采现象,在单齿冲击的截煤机理的基础上,建立了单齿冲击的动力学模型,以单齿的不同冲击速度和单齿楔入煤岩的角度为工况变量,利用显示动力仿真软件LS-DYNA,对九种变量组合进行冲击动态仿真,观察截齿所受到的Z向截割阻力.结果显示:截齿的Z向截割阻力随着速度的增加呈下降趋势;随着单齿楔入煤岩的角度的变大不断增大,且随着楔入角度的增加,三种冲击速度下的截齿截割阻力大致呈二次抛物曲线关系.     

采煤机滚筒截割性能数值模拟

为研究采煤机滚筒的截割性能,采用离散元法,分析截齿安装角、截齿齿尖尖角、转速对生产率、块煤率、三向阻力、三向转矩、截割比能耗、截割功率的影响规律.研究结果表明:随着截齿安装角的增大,块煤率、生产率、截割比能耗、截割功率、三向阻力、三向转矩先增大后减小;随截齿齿尖尖角的增大,三向阻力、三向转矩、截割比能耗、截割功率先增大...     

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。     

横轴式截割头截割过程的运动学仿真

分析横轴式截割头摆动截割时截齿的运动轨迹,建立了其几何模型和运动方程。在此基础上,编制了计算机程序,对该型截割头的运动学特征进行了仿真研究。     

镐型截齿对含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究

在采用综合机械化采煤设备进行煤炭开采时,由于煤岩中常随机分布有厚度较小、硬度较高的夹矸层,而导致采煤机镐型截齿使用寿命大大缩短。为揭示夹矸层对镐型截齿截割煤岩过程的影响,在分析镐型截齿截割煤岩过程、假设夹矸层在煤岩中的分布情况的基础上,将Pro/E建立镐型截齿及煤岩模型导入LS-DYNA完善后,设定材料属性及边界条件,修改K文件后,分别模拟镐型截齿截割不同分布夹矸层的煤岩。模拟结果与理论计算结果共同表明夹矸层厚度、位置、层数对镐型截齿截割煤岩过程中截割力的影响规律。研究结论为采煤机采煤工艺的确定、镐型截齿的选用与设计及采煤机其他部件性能参数的设计提供理论依据。     

纵轴式掘进机截割过程动力学建模与仿真

为掌握纵轴式掘进机在截割岩石过程中性能综合分析各种影响因素,建立了截割系统的动力学模型,应用Matlab进行仿真,得到了工作状态下掘进机截割头的转速和转矩的变化.研究结果表明,掘进机截齿排列方式和岩石性质对掘进机截割头的转速和转矩影响较明显,而截齿截割过程中的间隙非线性因素对截割头影响较小,为掘进机优化设计提供了理论依据.     

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。     

刀头几何角度对刀型截齿力学特性的影响

为分析刀齿刀头几何角度对刀齿在旋转截割煤岩过程中力学特性的影响,利用ABAQUS/Explicit对不同斜角、前角和后角的刀齿旋转截割煤岩过程中所受三向载荷进行数值模拟。采用回归分析方法,建立了截割阻力均值和后角之间的关系式。结果表明:斜角和后角增大均可以减小截割阻力和牵引阻力的峰值、平均值,同时可降低两力的波动程度;增大前角可以减小截割阻力的峰值均值、平均值,降低波动程度,但会使牵引阻力峰值的均值和平均值增大、波动程度加剧。该研究为刀型截齿的力学特性提供了参考。     

基于SolidWorks新型59把截齿截割头研究

掘进机的截割头作为关键部件,直接影响机器的整体性能。截齿分布、截齿数目等因素对截割效率、截齿的寿命及截割性能影响很大。采用SolidWorks建立截割头模型并使用仿真对新型59把截齿截割头的建模以及结构进行有限元分析研究,找出截割头的应力分布规律,并不断改进模型,使其在正常工作状态下所受的应力较小,且安全系数较大,满足材料的强度条件,能够适应工作要求。新型59把截齿截割头掘进机具有较强的实用价值,在开发应用方面具有一定的前景市场,可以有效节约设计成本和提高设计效率。     

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。     

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。     

不同形状截割头截齿排列的参数化设计

通过对螺旋升角的定义,建立截割头包络面螺旋线的数学模型,提出等螺旋升角的截齿排列理论,给出不同形状截割头包络面母线的截齿空间位置模型。通过编制程序进行实例设计,获得两种不同形状的截割头及其截齿的排列和切屑图。结果表明,该模型设计的截齿排列分布均匀,截线距从截割头大端向小端递减,各截齿的切削面积均匀,截齿受力状况良好,满足截齿排列的要求,为截割头设计及截齿排列的参数化奠定了基础。     

采煤机截齿磨损特性

为研究不同工况参数对采煤机截齿磨损特性的影响,采用离散元(EDEM)软件建立采煤机截齿磨损模型,利用三因素三水平正交试验方法分析截齿转速、截齿安装角、截齿齿尖尖角对法向与切向累积接触力、法向与切向累积接触能量、截齿磨损深度、破煤率的影响.以截齿磨损深度、煤层剩余质量为定性评价指标,通过求解得到截齿最佳工作组合.研究结果...     

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.     

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。     

两种不同截齿排列截割头性能的比较

为了评价利用等螺旋升角进行截齿排列设计的截割头的截割性能,选用了一个实际的截割头进行比较,通过计算机仿真获得两个截割头截割过程的切屑图和载荷曲线,经比较分析表明,用等螺旋升角排列截齿的截割头截槽合理,各段切屑图均匀,载荷大小及其波动较小,截割性能良好,所以用等螺旋升角排列截齿是一种高效、实用的截齿排列方法。