悬臂式掘进机截割减速器设计难点分析及解决方法

对比了纵、横轴悬臂式掘进机截割特点及在煤矿上的应用,分析了纵轴式与横轴式掘进机截割减速器的设计难点。用常规方法设计截割减速器设计周期长,不易保证设计要求,而将粒子群优化算法应用到设计中,效率高,易于实现,同时有利于改善掘进机的工作性能。     

纵轴式掘进机截齿排列及制作方法的探讨

本文以S100掘进机为例,对纵轴式掘进机截割头截齿排列表示方法及截割头的制造过程做了归纳性的总结,为以后掘进机截割头设计和制造提供了参考.     

纵轴式掘进机截割机构仿真系统开发设计

根据纵轴式巷道掘进机截割头空间位置参数与巷道断面自动成形控制参数之间数学模型的空间运动分析,开发仿真系统进行仿真。获得纵轴式掘进机截割头轨迹与油缸伸缩量之间的对应关系,得到纵轴式巷道掘进机截割机构仿真结果的空间运动轨迹图和轨迹数据,对解决掘进机截割机构自动截割成形控制的关键问题具有很好的辅助作用。     

掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计

介绍了悬臂式掘进机纵轴式截割头的设计原则,论述了实现截割头截割效率设计的优化方法,并推荐了一些设计用的主要数据。     

掘进机截割臂静力学特性研究

当前纵轴式掘进机截割臂特性研究较少,截割臂的设计主要依据设计人员的经验。为此,对某型号掘进机截割臂进行建模,结合截齿的力学模型,通过ANSYS对截割臂进行静力学分析,得到截割臂在截割载荷作用下的变形和应力情况,给出了出现情况的原因,为截割臂动力学研究提供基础,为改进和完善适应半煤岩截割特性的纵轴式掘进机截割臂的设计提供理论依据。     

岩石可截割性及其分级研究

鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型,并且岩石可截割性分级定义不明确,致使岩石掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出。文章给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势。并基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石的可截割性级值理论估算公式,为纵轴式掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。     

EBJ-160悬臂式重型掘进机截割部减速器的设计与研究

针对EBJ-160悬臂式重型掘进机具有结构紧凑、机身矮、重心低等特点,结合行星齿轮减速器传动的优点,设计一种符合该型掘进机截割部的减速器。设计所采用的方法是根据结构尺寸初选齿轮的相关参数,再按照齿面接触疲劳强度和齿根弯曲强度进行齿轮设计,达到满足复杂工况条件下使用的要求。该研究为掘进机截割部减速器的设计提供了指导。     

纵轴式掘进机截割机构运动学研究

为了实现掘进机全断面自动成形截割,对纵轴式掘进机截割机构进行结构简化分析,建立截割头空间位置参数与巷道断面自动成形控制参数之间的数学模型,并对其进行空间运动学分析,利用Matlab仿真获得了纵轴式掘进机截割头轨迹与液压缸伸缩量之间的对应关系,得到了截割机构的运动规律,可为解决掘进机自动截割成形控制的关键问题提供理论依据。     

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。     

纵轴式掘进机截割人工岩壁的振动试验研究

为解决纵轴式掘进机截割硬岩时振动幅度较大的问题,对其振动特性进行了试验研究。通过建立人工岩壁和试验测试系统,并按照实际工况及不同工作参数,对EBZ315纵轴式掘进机进行截割人工岩壁的振动试验研究。对振动数据从时域与频域进行了进一步的分析,结果显示,EBZ315纵轴式掘进机截割普氏系数为8的硬岩时局部加速度最大不超过6g（g为重力加速度）,整体振幅较小,各部件不存在共振现象,说明该掘进机稳定性好,截割能力富余,可以经济地应用于硬岩巷道掘进。     

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。     

掘进机主减速器的摩擦学设计

为提高掘进机主减速器的可靠性，对其进行了摩擦学分析和模拟实验，确认影响主减速器可靠性寿命的主要失效模式是低速齿轮过量磨损。因此，对掘进机减速器摩擦学设计的必要性进行了研究，提出了摩擦学设计的思路和方法，指出采用过滤循环润滑，不同材料配对以及提高精度等措施，可降低处于边界状态的低速齿轮的磨损量，并对磨擦学设计的主要结果进行了模拟实验验证，结果可供掘机摩擦学设计参考。     

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。     

2种EBZ135掘进机截割头性能比较

为了比较2种不同截齿周向间隔角的EBZ135掘进机截割头的性能,对截齿周向间隔角为36°、45°的EBZ135掘进机用截割头破岩载荷进行了仿真。仿真结果表明:同等条件下,2种截割头的破岩载荷统计参数差别较小。这种方法和结论对截割头的布齿设计具有理论指导意义。     

纵轴式掘进机横向和纵向随机振动响应的分析

为分析纵轴式掘进机在随机激励作用下的振动特性,利用拉格朗日方法建立其随机激励作用下横向和纵向的运动微分方程,以国产某型掘进机为例,针对截割头所受随机激励产生的随机振动,运用虚拟激励法导出了掘进机横向和纵向振动响应的数学模型,并利用Matlab汇编语言赋值求解,获得了该掘进机系统的固有频率和3阶振型以及在随机激励作用下截割头、悬臂和机体的位移响应特性。研究结果表明:系统的固有频率集中在低频7 Hz内,第2阶固有频率对掘进机振动影响较大。在外随机激励作用下,截割头和悬臂的横向位移响应幅值略小于纵向,机体的纵向位移响应幅值明显大于横向。为验证结论的可靠性,利用ADAMS对掘进机多刚体动力学模型仿真,理论值、模型仿真结果和实验数据较接近,证实该方法研究掘进机的随机振动可行。     

纵轴式掘进机截割功率预测方法与试验验证

为了对纵轴式掘进机在不同工作条件下的截割功率进行预测,采用N.Bilgin在单齿破岩试验方面的结论,分析了截齿与岩石的相互作用过程,研究了定相关和欠相关状态下截割功率的计算方法并建立了相应预测模型。用EBZ260W掘进机对单轴抗压强度为(74±8) MPa的人工岩体进行横摆和升降6个步骤截割试验后发现,升降过程中掘进机对应的截割功率较大,其中向上截割过程最大值达254.1 kW,其余各试验步骤对应的平均截割功率约为掘进机额定功率的20%。按照相似试验条件对各步骤对应的截割功率进行预测计算,通过回归分析发现截割功率预测结果与试验数据线性相关,其最大值和平均值的相关系数分别为0.985和0.982,对应预测公式拟合度达到96.95%和96.34%。研究结果表明,基于单齿破岩试验的截割功率预测模型适用于对纵轴式掘进机的实际截割性能进行预测。     

掘进机的振动测试与分析

介绍AM50掘进机的整机振动测试方法 ,给出了整机的振动测试结果 ,分析了掘进机在截割过程中振动过大的根源 ,为掘进机结构修改和优化设计提供了依据和思路。     

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。     

横轴式掘进机截齿排列设计

对横轴式掘进机截割头的截齿布置进行了研究和设计,以截割头受力均匀、切屑大小均匀为准则,从整体上对截齿的排列进行设计。依照整体设计,可以同时考虑到截割头外形选择,螺旋线方程和头数的确定以及截齿的排列,具有一定的灵活性和很好的实用性,为横轴式掘进机截齿的排列提供了一种理论基础。