纵轴式掘进机横向截割时侧向振动分析研究

纵轴式掘进机在横向截割过程中,截割头受到外界随机动载荷的作用,掘进机的侧向受力情况变得非常复杂。通过建立纵轴式掘进机横向截割时的侧向动力学模型,求解出掘进机在不同工况下的履带侧向振动变化情况,得出掘进机履带在不同横向摆角下的侧向受力仿真曲线,为研究掘进机横向截割时的动态特性、稳定性和可靠性提供理论依据,也为其他履带式车辆研究动力学问题提供了参考。     

横摆截割工况掘进机履带接地比压分布规律

考虑到掘进机接地比压决定了掘进机通过性和工作稳定性,是确定掘进机与地面附着力矩的基础,研究了掘进机横摆截割工况下接地比压分布情况。首先对掘进机横摆工况进行分析,确定掘进机与巷道底板接触部件与载荷构成。使用SolidWorks建模确定不同工况下掘进机重心坐标,使用Cftool拟合工具对已有数据进行拟合,得到掘进机重心坐标随横摆角和纵向角度的拟合曲线(曲面)。推导考虑不同截割部横纵向角度、巷道倾角以及后支撑载荷情况下掘进机履带接地比压分布公式。以国产EBZ300型掘进机为研究对象进行实例数值计算。研究结果表明:实例中接地比压最大值为0.312 MPa,超过了EBZ300掘进机说明书中计算的平均接地比压0.198 MPa,验证了通常使用的平均接地比压计算方法无法真实体现接地比压分布情况;截割部横摆导致重心偏移,使得偏重一侧履带的接地比压大于另一侧。得到了不同参数影响下掘进机两侧履带接地比压分布规律。依据相似比例制作掘进机模型机,通过模型机进行截割部横摆角和纵摆角变化对履带接地比压分布影响的实验验证。实验测得这两种工况下掘进机履带接地比压分布情况和计算结果规律基本一致,误差不超过20%。通过实验验证了本文理论计算方法的可行性和有效性。     

悬臂式掘进机截割头摆动力与截割力的匹配关系

根据悬臂式掘进机截割头在不同工况下截齿的受力状况,研究了截割头摆动力与截割力的匹配关系及其一般取值范围,以此为掘进机悬臂回转机构的设计提供理论依据。     

悬臂式掘进机横向截割时稳定性研究

通过力学计算和推导给出了悬臂式掘进机横向截割这一工况下稳定条件的数学表达式,得出掘进机横向截割时的稳定性不仅取决于横向水平分力,也取决于垂直分力。掘进机的稳定力矩与掘进机重量、履带与底板之间的摩擦系数、履带接地长度成正比,与纵向偏心距成反比,而与横向偏心距无关。     

掘进机回转台联接螺栓受力分析

掘进机回转台联接着截割部和履带架,承受截割部受到的外力与自身的重力作用,并传递给履带架,回转台与履带架是通过螺栓联接,以传递载荷并保证整机的稳定性,所以螺栓联接的可靠性关系到整机的性能。通过对螺栓的受力情况进行分析,确定回转台与履带架联接螺栓受力最大的情况。     

掘进机截割部刚柔耦合动力学特性分析

以某型重型纵轴式掘进机为载体,研究掘进机在横截工况下截割部的振动以及受力特性。首先在LS-DYNA中进行掘进机截割头截割岩石仿真,获得掘进机工作条件下截割头所受到的外载荷,然后运用ANSYS软件对截割部包括悬臂段、截割减速箱及截割电机箱体进行柔性化,最后在ADAMS中对整机进行刚柔耦合分析。研究结果为掘进机的截割部减振设计研究及其结构优化改进提供了理论依据。     

基于LS-DYNA的掘进机截割头截割过程模拟

应用显示动力学对掘进机截割头截割煤岩的过程进行模拟,以Pro/E、ANSYS/LS-DYNA12.1为分析工具,分截割头横切和钻进煤岩2种工况进行模拟,对结果进行后处理,得到截割头截割煤岩时截割头受到外力的情况,并对其受力情况进行分析比较。     

基于ANSYS的掘进机截割主轴受力分析

为研究掘进机截割主轴在外力作用下的受力情况,应用三维建模软件Solidworks对掘进机截割主轴进行三维建模,通过有限元分析软件ANSYS模拟截割主轴在掘进过程中的受力情况,得到在不同煤岩外力作用情况下主轴的应力分布。有限元分析可以提高设计效率,为结构优化和改进提供理论基础。     

掘进机钻进工况截割头载荷的模拟研究

通过截齿受力分析,建立了截割头钻进工况的载荷模型和模拟程序,并结合实例模拟分析了掘进机钻进工况下截割头的载荷性质和特征。     

纵轴式掘进机截割部主轴承的选型分析

纵轴式掘进机截割头通过主轴与主轴承刚性连接,截割头的受力主要由主轴承承受。通过对截割头的受力分析,对所选择的截割部主轴承进行对比分析,选择更适合掘进机工况的主轴承。     

基于岩石截割试验的悬臂式掘进机设备优化选型

如何将悬臂式掘进机与金属矿岩体特性、采矿方法、采矿工艺相结合,进行合适的设备选型,成为制约掘 进机顺利使用及效率发挥的重点。通过分析悬臂式掘进机截齿截割破岩过程,以金属矿掘进机机械采矿为研究背 景,提出了悬臂式掘进机设备优化选型方法。以实际矿山为研究对象,获取矿山现场岩样来开展单截齿截割破岩试 验,测试截齿破岩的最大截割力与比能耗。将１６０、２００、２６０、３８０型号悬臂式掘进机截割头截齿截割力转化为单截齿 截割破岩力,并与截齿截割破岩试验结果进行对比,以此推荐满足破岩能力要求的掘进机截割功率。基于上述研究 成果,对实际工况下截割效率与生产能力进行预测,详细测算其采矿作业技术经济指标,从而实现对悬臂式掘进机进行 优选,最终推荐适用于矿山的悬臂式掘进机设备型号为２６０型。通过上述方法创新了地下非煤矿山掘进机设备选型方 法,弥补了传统仅靠岩石单体强度经验推荐掘进机的缺陷,适用于我国非煤金属矿山的悬臂式掘进机设备优化选型。     

悬臂式巷道掘进机的作业仿真

提出了对悬臂式巷道掘进机进行作业仿真的思路与方法．采用恰当的规划方法，将连续的作业过程离散化为有限个作业工况，引入了整机切割力的概念，分析各工况下机器的性态、作业能力、各机构和系统设计参数的配合状况．介绍了运用仿真图对机器的作业性能和设计参数的合理性进行分析和评价的方法．本方法已应用于掘进机的方案设计中，并取得了明显的效果     

基于LS-DYNA的掘进机截齿有限元分析

为了确定掘进机截齿的受力、应力分布情况及其破坏原因,通过MATLAB软件模拟单个截齿载荷,并利用ANSYS/LS-DYNA对截齿整个截割过程进行显式动力分析.研究表明,截齿的受力随切屑厚度的变化而变化,截齿的最大变形发生在刀头部位,截齿的最大应力点出现在刀头部位.研究结果为进一步改进截齿结构设计提供了理论依据.     

掘进机截割部混合动力传动系统设计与分析

为提高掘进机在深部煤岩工况下自适应性和掘进能力,分析了现有纵轴式悬臂掘进机在掘进时的工作特点以及截割部存在的问题,提出基于行驶系液压动力与原截割电机转矩耦合的截割部混合动力传动方案。对新截割传动系统进行合理的参数匹配并建立相关部件的力学模型,探索了不同工况下混合动力传动系统的工作模式。对新型掘进机的自适应性以及突变工况下系统缓冲特性进行了模拟分析,结果表明：新型混合动力截割系统能够有效适应负载变化,主截割电机可维持在恒功率高效率点附近工作;液压系统的柔性对突变工况下的冲击载荷有明显的缓冲作用。分析结果对新型采掘装备设计提供参考。     

悬臂式掘进机远端监控系统设计

煤矿井巷道悬臂式掘进机广泛应用于煤、软岩巷道及中等硬度的半煤岩巷道中,掘进工作面现场环境异常恶劣,操作人员不宜在掘进工作面工作,设计一种掘进机远端操作台,该远端操作台能显示掘进各项参数和各种故障报警信息,实现掘进机履带行走、截割头升降回转伸缩、星轮正反转、一运正反转、后支撑升降、油泵电机启停、截割电机启停等所有动作的控制。同时在巷道掘进工作面处安装防爆摄像头,画面信号通过同轴视频电缆传输至远端操作台上的显示屏,实现掘进机的远端监控。     

基于ADAMS的EBH-120掘进机截割头受力动态仿真

参照EBH-120掘进机截割头有关参数,利用SolidWorks软件对截割头进行三维实体建模,运用ADAMS软件对截割头在运行过程中的受力变化进行计算机动态仿真。通过对仿真结果进行分析,讨论了截割头受力的变化规律。     

矿用悬臂式掘进机PLC控制的截割控制系统设计研究

随着控制技术的不断提升,掘进机截割控制系统已无法较好地满足当下设备的使用需求,对截割控制系统进行优化改进设计,已成为当下重要的研究方向。重点分析了掘进机的作业环境及截割控制系统要求,开展了截割控制系统的设计研究,并进一步对该系统进行了应用验证,由此验证了该控制系统的运行可靠性,并对提高截割部分及掘进机整机的运转效率及安全性起到了积极的改善作用。也为后期开展掘进机的改进提供了参考。     

横轴式掘进机截割头载荷的模拟分析

通过受力分析,建立横轴式掘进机截割头的载荷模型与合力作用点位置的确定方法,利用计算机模拟得到截割头载荷的模拟曲线,以及截割过程中合力作用点的变化情况,以改进截割头的设计。