通过截齿运动轨迹分析截割头移动速度与转速匹配的方法

通过对截齿运动轨迹相关性的计算模拟,建立了A、B、C 3种截齿运动轨迹类型。对截割头上所有截齿的运动轨迹研究结果表明:通过分析截齿运动轨迹,可以使截割头移动速度与转速达到合理匹配;v-n图可以描述截割头在不同转速条件下合理移动速度的范围;当C型截齿运动轨迹数占截齿总数的百分比PC值较高时,各截齿均处于理想工作状态。     

镐形截齿截岩过程的温度场研究

为研究不同运行参数下镐形截齿的温度分布及其变化规律,在ABAQUS软件中建立截齿截割岩石有限元模型,并进行热力耦合仿真分析,得到不同运行参数下截齿的温度分布云图以及截割过程的温度随时间变化曲线。研究结果表明:其他条件一定时,随着截割速度的增大,齿尖升温速度及平衡温度增大,但温度分布无明显变化;截割深度的变化对平衡温度及温度分布二者皆有明显的影响,随着截割深度增大,高温区域由齿尖逐渐向齿体扩展;锥角的变化对温升速度和平衡温度无明显影响,但对温度场有明显影响,温度分布面积随着锥角的增大而增大。为进一步研究截齿磨损及失效提供理论依据。     

部分断面掘进机的切割轨迹定向喷雾

<正> 在硬煤巷道掘进中,必须时刻注意甲烷与空气混合气体出现易燃的情况。截齿一般不会有引起燃烧的危险,由于截齿材料的融点关系,其形状和可能达到的表面温度引起燃烧的可能性非常小。真正的引燃危险来自切割轨迹中的高温,这是切割时岩粉氧化和预热所致。氧化需有一定的反应时间,因而最危险的引燃源是在温度高至工400℃和齿尖后方20～30mm的切割轨迹处。截齿的周围状况等决定了引燃危险的程度。当速度低于     

高块煤率采煤机变速截割的理论研究

 针对目前滚筒式采煤机在生产中存在的块煤率低和工作时粉尘大的问题,本文首次提出了高块煤采煤机变速截割的思路,在对高块煤率截割的最佳截齿配置方式研究的基础上,开展了在不同截割阻抗煤质条件下的截割速度和牵引速度的优化研究,为变速截割技术的实施供了理论依据。     

纵轴式掘进机截割头横摆时的运动学分析及其仿真

利用坐标变换,建立了纵轴式掘进机截割头横摆时的截齿运动轨迹,运动速度和加速度方程,通过计算机仿真了截割头转速和截割臂水平摆动速度对截齿运动速度和加速度以及其相对变化率的影响,根据仿真结果,截齿运动速度和加速度随截割头转速增加而快速增加,但其相对变化率在减小;截齿运动速度和加速度不会随截割臂水平摆动速度的增加而明显增加,但速度相对变化率增加很快,加速度相对变化率很小,这些为合理选择截割头工作参数提供了理论基础。     

竖井掘进机SBR镐型截齿破岩载荷及比能研究

在竖井施工中,截削式掘进机主要靠安装在截割滚筒上的截齿进行破岩,截齿破岩性能的好坏直接决定了掘进机性能的优劣。文章利用有限元方法对单把截齿截割破岩过程进行模拟,分析了截齿在关键参数截割厚度、截割角、齿尖锥角和截割速度下破岩载荷的变化规律;基于正交试验方法,研究此4个关键参数对截齿破岩比能的影响,通过对试验结果进行直观分析和方差分析,得到截齿破岩比能影响因素的主次顺序和截齿破岩参数的最优配置。     

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。     

含夹矸煤岩截齿安装角对截割力的影响研究

为研究含夹矸煤岩截齿安装角度对截割力影响,运用Pro/E构建镐型截齿和含夹矸煤岩的三维模型,采用ABAQUS有限元软件对截齿截割含夹矸煤岩动态过程进行数值模拟,分析不同截齿安装角度下的应力云图与载荷曲线。结果表明：截齿最大截割力出现在最大切削厚度处附近,改变截齿安装角度,对截齿截割力影响较小;随着截齿安装角的增大,截割力均值和截割力峰值均值呈现先减小后增大的趋势。随牵引速度增大,截齿截割力均值、截割力峰值均值呈增加趋势,该研究为调整截齿安装角来提高截齿破碎性能奠定基础。     

不同截割线速度截齿受力的分析

探讨了截割硬岩时截割线速度对截齿受力和应力分布的作用情况,通过Pro/E三维建模,利用ANSYS对不同截割线速度下截齿受力情况进行有限元分析。分析结果表明,随着截割线速度的增加,截齿所受最大应力减小,而随着线速度的继续增加,最大应力值减小的幅度降低。     

截线间距与截齿截深的比值对截齿截割力的影响

为了研究截齿在破岩过程中的截割力,进一步提升截齿截割效率,用SolidWorks建立了截齿截割岩石的三维模型,使用HYPERMESH对模型进行网格划分,利用ANSYS/LS-DYNA动态仿真软件,建立了截齿破岩三维有限元模型,采用Holmquist-Johnson-cook(HJC)模型对岩石材料进行了数值模拟,研究了切削厚度分别为2.5、5、7.5 mm时,不同截齿中线间距所对应的截线间距与截齿截深的比值对截齿截割力的影响,结果表明:改变截线间距来改变截线间距与截齿截深的比值时,截齿所受的截割力会产生波动,不同的截齿截深所造成的截齿最小作用力对应的比值不同;同时,截齿截深所影响的截齿作用力在实验中占较大一部分,因此,在合适的截齿截深的条件下,合理改变截线间距与截齿截深的比值可以有效减少截齿所受的截割作用力,提高截齿的寿命。     

采煤机截齿截割破岩能力分析研究

采煤机在煤矿生产中应用广泛,采煤机割煤的过程实质上就是截齿截割煤岩的过程。以镐形截齿为例分析了截齿截割煤岩体的过程,以及截割过程中截齿的受力情况。从截齿的磨损、截齿安装角度、截割厚度和截割速度角度方面分析影响截割性能的因素,发现合适的截齿安装角度、合理的截割厚度和截割深度是影响破岩效率的关键因素,较大的截割速度虽然会提高生产效率,但会加大截割阻力,加快截齿磨损。     

中心式高压水射流辅助截齿旋转破岩数值研究

为了研究在高压水射流作用下水射流辅助机械截齿破岩和机械截齿单独破岩两种破岩效果的差别,利用LS-DYNA仿真软件,采用有限单元法FEM、光滑粒子流体动力学方法SPH相结合的建模方法,对旋转破岩过程进行仿真研究。研究结果表明:镐形截齿破岩过程中密实核真实存在;高压水射流压力在岩石模型强度以下时,截割力峰值相对于机械截齿单独破岩有所降低,但比能耗没有明显降低;高压水射流压力大于岩石模型强度时,截齿受力综合水平、比能耗均有明显改善。     

基于应变传感器的采煤机截齿受力检测系统研究

针对采煤机截齿在割煤过程中,截齿由于受到大的压应力、剪切力和动载荷,无法实现采煤机高效割煤等问题,提出了一种基于应变传感器的采煤机截齿受力检测方法。该方法是通过截齿粘贴应变片的方式对采煤机割煤过程中截齿受力进行实时检测,实时显示截齿受力变化曲线,试验结果表明:在采煤机割煤时截齿受力变化曲线能够真实反应截齿受力,所选截齿1-1 X向力最大值为0.70 k N;Y向力最大值为1.72 k N;Z向力最大值为4.16 k N;截齿1力矩0.59 k N·m。考虑误差和相关随机因素的影响,试验结果接近相关理论计算值,能够实现截齿受力检测。该研究可对采煤机截齿磨损程度及失效状态能够实现预判断,及时发现和更换失效截齿、提高采煤机截割头的工作效率和使用寿命。     

纵轴式截割头截齿的运动学模型及仿真

为了分析纵轴式掘进机截割头截齿的运动学特征,建立了总体坐标系和局部坐标系,在此坐标系下建立了截割头纵向钻进、垂直摆动、横向摆动3种工况的截齿运动学数学模型,并进行了计算机仿真;由仿真可知,截齿在截割头上的回转半径对截齿运动学参数影响最大,回转半径越大截齿的速度和加速度越大并且变化率较大;其次,截割头转速对各运动学参数的大小和波动性也有明显的影响,随着截割臂摆动角速度的增大,截齿的速度会出现波动,并且加速度会出现较大的峰值。     

采煤机截齿截割破岩能力分析研究

本文以镐形截齿为例分析了截齿截割煤岩体的过程以及截割过程中截齿的受力情况。从截齿的磨损、截齿安装角度、截割厚度和截割速度角度分析影响截割性能的因素,发现合适的截齿安装角度、合理的截割厚度和截割深度是影响破岩效率的关键因素,较大的截割速度虽然会提高生产效率,但会加大截割阻力,加快截齿磨损。     

连采机截齿安装角对截割性能的影响研究

为研究连采机截齿的截割受力情况,综合考虑煤岩的拉压强度及煤岩之间的黏结度,采用EDEM软件建立了镐形截齿仿真模型,研究了截齿安装角在动态截割煤过程中对连采机截割比能耗及截割阻力的影响规律。结果表明:截割阻力随着截齿安装角的增大变化幅值不同,安装角从35°～45°时变化幅值较小,45°～50°时截割阻力急剧增大;截割比能耗随安装角的增大呈现先减小后趋于平稳的趋势。综合考虑,当截齿安装角为45°时,截割比能耗和截割阻力最小,研究结果为提高连采机的截割效率、减少截齿的损耗提供了参考依据。     

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。     

截煤降尘的研究

<正> 美国矿业局双城研究所截煤工艺组正在研究截煤时减少产生初始粉尘的方法。矿业局当前对截齿特性的主要研究是要确定镐形截齿的磨损对产生初始呼吸性粉尘、能量和截割力的影响;研究增强截齿旋转性以提高刀齿寿命的镐形截齿最好的安装条件以及对扁形刀齿和镐形刀齿进行对比。截齿磨损影响装有镐形截齿的连续采煤机其采煤量占美国井下煤产量的一大半。有多种锥形截齿可供     

不同工况对含夹矸煤岩截齿磨损深度影响模拟研究

为了研究不同工况对截齿截割含夹矸煤岩的磨损深度影响规律，建立截齿-夹矸煤岩耦合的有限元模型，模拟含夹矸煤岩截齿截割过程，探究截齿应力分布、温度分布与磨损深度的关联程度，采用正交试验法分析转速、牵引速度和安装角对截齿磨损深度的影响规律。研究结果表明：在模拟试验参数范围内，截齿应力分布和温度分布影响截齿磨损深度的大小，且截齿应力、温度与截齿磨损深度呈正相关性；相比于不含夹矸煤岩，含夹矸煤岩截齿应力、温度和磨损深度更大；随着截齿牵引速度的增加，截齿齿尖前刀面磨损深度呈增大趋势；随着截齿转速的增加，截齿齿尖前刀面磨损深度呈减小趋势；随着安装角的增大，磨损深度呈先减小后增大的趋势。研究结果可以有效提高采煤机截割性能及效率。     

预裂辅助冲击截齿的破煤特性

近年来我国煤炭资源持续性大规模开采,如今国内的整体煤炭开采难度与日俱增,硬质煤层和黏性煤层的比例增加是制约煤炭开采效率的主要因素,而传统机械破煤技术很难实现硬煤、黏煤的高效截割。因此针对传统截齿在硬质和黏性煤岩破煤效果不佳的问题,从煤壁辅助预裂与截割相结合的角度出发,利用理论分析和数值模拟的方法研究了冲击预裂与截齿截割煤岩破碎特性,在综合考虑实际工作中的牵引、回转与冲击运动,提出了截齿运动轨迹模型,建立了预裂辅助冲击截齿的破煤轨迹数学模型,得到了截齿破煤运动轨迹的解析解。并根据分析结果建立了预裂辅助冲击截齿与传统截齿的单截齿滚筒破煤离散元模型,从破煤颗粒实际占比、破煤难易程度、截齿受力波动等角度对两种截齿的破煤特性进行了对比分析。研究结果表明:在破煤颗粒实际占比上,预裂辅助冲击截齿在煤体硬度同为f6时提高了31%,当黏度黏聚力为2.6 MPa时预裂辅助冲击截齿的效率提升接近14%;在破煤难易程度上,预裂辅助冲击截齿在硬度值为f6时可降低50%的破煤难度,当黏度黏聚力为1.88 MPa时,预裂辅助冲击截齿可降低约12%的难度;在截齿受力波动上,预裂辅助冲击截齿在硬质煤或黏性煤均能够减小近7 000 N的力,因此,开展预裂辅助冲击截齿的研究,将有利于破碎硬质和黏性等特殊煤岩介质。