镐形截齿硬岩截割磨损研究

对硬岩截割后镐形截齿磨损进行了研究,通过分析截齿在截割头上的排列位置,对截齿进行编号,采用称重和分类法得出各截齿截割后的破坏程度,并从截齿的结构和受力角度出发,找出硬岩截割各位置截齿常见失效形式及其失效原因,并从经济角度证明了新型进口截齿的优越性。从截齿的制作工艺、选择与安装、截割工作方面提出了一些建议,从而提高截齿的使用寿命。     

硬岩悬臂式掘进机截割部摆动驱动力计算

根据截齿和截割头受力理论公式,应用Matlab软件编写截割头在截割过程中受各方向的载荷程序,模拟截割头受力。针对某型硬岩掘进机截割头模拟受力结果,并对截割部进行力学理论分析,计算得出截割部摆动需要最大驱动力,为截割部摆动驱动油缸设计提供了工况参数。     

镐形截割刀具截割性能试验台设计研究

介绍了国内外采掘机械截割性能试验台的研究现状,针对不同截割试验台在截割试验中存在的问题,提出了镐形截割刀具截割性能试验台的研究目的及设计方案。介绍了试验台硬件部分结构组成及主要功能,开发了截割试验数据采集系统和数据专用分析软件。该试验台能够对井下采掘机械刀具截割过程进行实验室试验及截割性能分析。     

悬臂式掘进机的硬岩截割部设计

阐述了硬岩截割的破岩形式及原理,并主要介绍了基于悬臂式掘进机设计的硬岩截割部的结构组成和功能特点以及设计过程中关键零部件的选型计算。为硬岩掘进机的研发提供参考。     

基于钻孔和截割的新型硬岩快速掘进工艺探讨

为了解决硐室工程领域硬岩快速掘进的问题,在“钻孔+液压冲击”的基础上,提出了“钻孔+振动+截割”的新型硬岩快速掘进工艺。在此基础上,分别对孔边距不变和总钻孔数不变情况下的关键钻孔直径进行了综合分析和对比,结果表明,钻孔直径140 mm时的截割头截割效率高,但总的节拍时间和效率并不明显占优。综合考虑液压凿岩机的价格、质量及对钻臂结构强度尺寸的影响,钻孔直径应在90~115 mm之间。     

截割参数对镐型截齿截割比能耗的影响

为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。     

镐型截齿截割煤岩过程的截割力研究

为探究镐型截齿截割煤岩过程中截割力的变化及其影响因素,以Evans镐型截齿直线截割力模型为基础,提出了镐型截齿旋转截割力模型;利用滚筒采煤机镐型截齿截割煤岩轨迹表达式,推导了镐型截齿截割过程中,截割角及截割厚度变化的表达式;在截割参数范围内,计算出镐型截齿截割角在截割过程中最大变化可达±4°;根据镐型截齿旋转截割力模型,在截割厚度一定的条件下,计算并分析截割力与截割角及半锥角的关系,得出当镐型截齿半锥角为36°时,截割力在截割过程中最大截割厚度前后能够保持平稳变化;将截割角及截割厚度变化计入截割过程中计算截割力,发现影响截割厚度主要因素的牵引速度对截割力影响最大,而角速度与截割半径对截割力的影响依次减小。所得公式与结论可为镐型截齿及采煤机的设计提供理论参考。     

煤炭截割主要工作参数对截割阻抗的影响

煤炭截割时的截割阻抗 (切削力 )一直是采煤机结构设计的重要依据 ,以煤炭截割试验为基础 ,找出采煤机主要工作参数对截割阻抗的影响 ,为设计采煤机主要工作参数以及根据主要工作参数设计采煤机结构提供了一定的理论依据。     

煤岩截割阻抗测试方法及应用

主要介绍符合煤矿采掘机械破煤机理的煤岩截割阻抗测试方法和装置，及煤岩截割阻抗A值与现用普错系数f对矿井选择采掘机械等应用问题。     

基于Evans截割模型的镐型截齿峰值截割力的计算

为了能对镐型截齿在平面截割截槽对称条件下的峰值截割力进行较为准确的预测,基于Evans的截割模型,通过分析截割时齿头的锥形表面因岩石的夹制效应而接触应力分布有所不同,理论推导出了一个新的峰值截割力计算公式以及公式应满足的截割边界条件。相比现有其他截割力计算公式,除了考虑截齿半锥角θ、煤岩抗拉强度σt及齿岩之间摩擦因数f等参数的影响,且将煤岩的脆性指数m引入其中,计算结果与试验值更为接近。公式所应满足的截割边界条件,可用截深h和加载位置与相邻自由边界垂直距离s比值的最低限值smin/h表示,且值大小受截齿半锥角θ影响较小,而主要与煤岩脆性指数m有关,当m介于5~15时,smin/h介于2~3,符合既有试验所得结果。所得公式和结论可为进一步分析和推导镐型截齿在实际采掘条件下包含更多参数的峰值截割力提供理论基础和指导。     

EBZ100E掘进机截割头优化设计

EBZ100E掘进机主要用于煤巷、半煤岩巷掘进,截齿单轴抗压强度≤60 MPa。通过对EBZ100E掘进机截割头进行优化设计,可实现该机器在较小的功率下开采油页岩矿,并且能够满足油页岩的块度率,提高生产效率。     

基于单齿截割试验条件的截割阻力数学模型

根据单齿截割阻力谱隐含着煤岩破碎性信息以及截齿与煤岩作用的机理,辨识出采煤机滚筒破碎煤岩的截割阻力,提出了基于单截齿截割阻力试验谱、截齿截割规律及工作参数来确定滚筒瞬时截割阻力的新方法,建立滚筒截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型的3种算法。模拟结果表明：截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,反映出了煤岩破碎内在的规律。     

采煤机工作面截割试验分析

由于当前针对采煤机的有关研究中,缺乏来自工作面现场的截割载荷研究。因而从分析螺旋滚筒主要截割载荷的角度,对具有记忆截割功能的采煤机在人工示教截割试验阶段拾取的截割电流和牵引转矩信号及螺旋滚筒主要截割载荷进行了分析。对采煤机螺旋滚筒截割含有不同煤岩界面煤层时载荷特征地分析表明：采煤机截割力响应信号的均值特征能真实反映截割介质的本质差别;采煤机实际工作过程中,在各典型截割工况下,螺旋滚筒截割力响应信号服从正态分布,且在正常截割工况下,截割力响应信号的方差最小,即截割力响应信号的波动最小;滚筒高度和截割状态持续时间可用于滚筒截割状态的精确识别;截割功率约占总消耗功率的70%。     

纵轴式截割头缺齿截割载荷仿真

以EBZ135掘进机顺序式截齿排列的截割头为例,对不同位置缺失一个截齿时截割头破岩载荷进行仿真研究,得到了载荷波动曲线及其统计量,并与正常截割时的载荷相比较,结果表明:同等条件下缺齿截割较正常截割载荷波动性系数明显增加,约为未缺齿时的2倍,载荷低频的波动频率由截割头转频与螺旋线头数的乘积变为截割头转频。结论对纵轴式截割头缺齿截割检测有一定的理论指导意义。     

截割参数对采煤机截齿受力影响研究

分析了采煤机截割实际情况，确定了截割半径、牵引速度、滚筒转速、煤层介质等截割影响参数；运用仿真和试验的方法研究了采煤机截齿在实际工况下作业时受力情况。仿真和试验结果表明：不同截割参数下，采煤机截齿截割力均呈现先增加后减小的趋势；不同截割参数下，截齿截割力峰值不同；采煤机截齿截割力试验值与仿真值基本一致，且最大相对误差为5%，试验验证仿真分析准确性，该研究为采煤机截齿受力特性的改善和疲劳寿命的提高提供借鉴。     

纵向截割头摆动截割时的运动学仿真

介绍掘进机摆动截割时截齿的运动学仿真方法和截割头切削过程的仿真程序 ,对实例作了仿真及其结果的分析与研究 ,为评价掘进机的截割性能、合理选择截割头的设计参数和工作参数提供有效的方法和手段。     

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。     

煤岩截割综合试验系统的研究

介绍煤岩截割的综合试验系统能用于截齿割过程的各种性能参数的检测，为截齿，煤岩破碎机理的研究愉及采掘机械工作机构的研究提供了一个有效的试验手段。     

不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化

为了在不同截割工况下实现采煤机安全运行和高效生产,以牵引速度、滚筒转速为优化变量,以齿轮动载荷、采煤生产率、块煤率以及截割比能耗为子目标,建立了采煤机截割性能多目标优化模型;提出了基于权重系数轮换的各性能子目标权重系数的寻优方法,以确定适应不同截割工况的最优权重组合。利用遗传算法优化得到正常煤层、夹矸煤层和岩石断层工况下随截割阻抗变化的最优牵引-截割运动参数,并对比分析最优运动参数控制和传统牵引调速控制下采煤机的截割性能。结果表明,与传统牵引调速控制相比,采用最优运动参数控制不但明显提高了正常煤层和夹矸工况下的采煤经济性能,而且可安全快速通过断层区;此外,滚筒转速在24 r/min附近时截割传动系统出现局部共振,因此滚筒变速截割时应避免在共振转速下运行。所得结果为采煤机自适应变速截割的实施提供参考。