截齿圆柱段旋转角对掘进机截割特性影响的研究

采用了离散元仿真分析的方案对截齿圆柱段在不同旋转角情况下对掘进机截割作业时的截割载荷、载荷波动及截割能耗比情况进行了分析,根据分析结果表明当掘进机截齿圆柱段的选择角为12°情况下具有最佳的截割性能,能够极大地提升掘进机的截割效率和经济性,具有较大的应用价值。     

基于离散元法的掘进机截齿最优旋转角研究

为探讨截齿旋转角对掘进机截割性能的影响规律,提高截齿的使用寿命,采用离散元法建立了截齿截割煤岩的仿真模型。通过单轴压缩试验确定了煤岩近似物理模型的物理性质参数,保证了从细观角度分析截齿截割过程离散元模型的准确性。通过综合分析旋转角变化对截齿载荷、载荷变差系数和截割比能耗3个性能评价指标的影响,确定了截割头球冠段、圆锥段和圆柱段的最佳旋转角取值或取值范围,为掘进机截齿旋转角的优化提供了理论依据。     

基于载荷波动最小的掘进机截割头截齿排列参数优化设计

根据单个截齿受力模型和计算公式,确立了截割头横摆截割时载荷波动的计算方法。通过分析截齿排列参数对截割头栽荷的影响,提出了降低载荷波动的策略,建立了基于载荷波动最小的截割头截齿排列参数优化设计数学模型。采用序列二次规划(SQP)方法编写了优化设计程序,并对某型号掘进机截割头的截齿排列参数进行了优化设计。优化前后统计数据表明,截割头的载荷波动明显降低,提高了掘进机的工作可靠性。     

截割含夹矸煤岩采煤机运动参数的最佳匹配

为了研究采煤机运动参数的最佳匹配,以煤岩材料非线性理论与刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,利用Ansys/LS-DYNA软件,建立了采煤机螺旋滚筒与含夹矸煤岩的耦合仿真模型。提取了煤岩破落过程中螺旋滚筒所受的三向力及三向力矩,统计了被截掉煤岩的体积,分析了运动参数与载荷波动系数、截落煤岩体积、截齿安全系数、截割比能耗、装煤率以及生产率之间的关系;运用Matlab优化工具箱,以载荷波动系数、截落煤岩体积、截齿安全系数、截割比能耗、装煤率以及生产率为目标函数,建立了采煤机螺旋滚筒运动参数的多目标优化方程。研究表明:当滚筒转速为86.3 r/min、牵引速度为3.87 m/min时,采煤机运动参数达到最优匹配,此时载荷波动系数为0.272;截割比能耗为0.784 kw·h/m~3;截齿安全系数为2.035;装煤率为57.132%;最大生产率为3.025 t/min。     

部分断面掘进机截割头截割性能研究

截割头是掘进机直接实现截割功能的关键部件,其设计在一定程度上直接决定了整机的性能。采用混凝土制作煤岩,对自制煤岩进行单轴压缩试验,确定其抗压强度和弹性模量。针对掘进机截割煤岩过程的复杂性,以部分断面掘进机截割头为研究对象,基于单轴压缩试验所确定的物理参数,利用动力学有限元软件LS-DYNA建立截割头截割煤岩过程仿真模型,探讨了截齿切削角和旋转角对截割载荷、载荷波动和截割比能耗的影响规律。由仿真结果可知,当截齿的切削角在48°~50°范围,旋转角在12°~16°范围时,截割头的截割能力较佳;将由试验确定的自制煤岩截割力矩时域曲线与仿真结果进行对比,验证了所建立的仿真模型的正确性。上述研究为部分断面掘进机截割头截割性能的改善提供了理论基础,同时为其他类型截割或切削问题的研究提供了理论借鉴。     

基于MATLAB与EXCEL联合编程开发掘进机截割头设计新方法

采用Matlab与Excel联合编程开发了纵轴式掘进机截割头辅助设计软件,根据掘进工作面的赋存条件,通过输入截割头必要的运动学参数,便可自动生成对应的截齿排列图、载荷曲线和切削图等,获取截割头形状、叶片头数及截齿排列方式和钻进速度与截割功率、截割比能耗、截割阻力、切削面积之间的参数关系,为截割头设计及优化提供了一种新方法。以EBZ220型掘进机为工程对象,对截割头形状、叶片头数、截齿排布和钻进速度进行设计并选择最优方案,显现了软件的普适性。     

硬岩掘进机截齿承载能力的计算

以硬岩条件下单个截齿受力为基础,分析了掘进机截割头用于截割岩石的载荷大小及其作用形式,并通过截齿截割机构各参数与截齿受力之间的关系模型给出了截齿受力的计算方法。     

纵轴式掘进机截割头辅助设计与优化软件开发及应用

采用Matlab与Excel联合编程开发了纵轴式掘进机截割头辅助设计与优化软件,通过输入截割头必要的几何及运动学参数,便可实现其辅助设计与优化,并自动生成截齿排列图、载荷曲线、切削图及基于Pro/E的截割头3D模型;获取横摆速度、截割头转速、螺旋升角、叶片头数及截齿排列方式与截割功率、截割比能耗、截割阻力、切削面积之间的参数关系,指导截割头的优化设计使其整体性能达到最优;能够独立运行的EXE文件使软件更具普适性、操作更简单。以某公司研发的EBZ220掘进机为工程对象,基于实际工况,找到了截割头最佳设计方案及最优运动参数,在截割电机额定功率下,保证切削面积最大达854.95 mm2,截割比能耗最低至4.9 k W·h/m3。     

不同截线距参数对掘进机截割性能的影响研究

基于掘进机截割头性能的好坏会直接影响掘进机的作业效率及煤炭开采的经济性等,分析不同截线距参数对掘进机截割头性能的影响.结果 表明,随着截线距的增大,掘进机截齿的截割力、截割力矩、截割比能耗都逐渐增大,且截线距参数设置不合理时会影响采煤的效果;在截深一定时,存在最优的截线距值,不仅可以很好地发挥煤壁的崩落效应,使崩落的煤...     

矿用EBZ200掘进机截割头排布设计及结构性能分析

为了提高掘进机截割头的切削效率和减小截齿的能耗量,采用MATLAB软件对截割头的截齿排布方式进行设计,提升截齿分布的合理性.通过LS-DNYA软件对设计后的截割头与煤炭接触的切削过程进行有限元仿真分析,计算截齿载荷、截齿能耗分别与切削角和旋转角的对应关系及变化规律,得出截齿分布的最佳切削角和旋转角的设计范围.研究结果可为掘进机截割头在工程中的实际应用提供依据.