掘进机截割硬岩的载荷模拟研究

硬岩掘进机已成为目前我国悬臂式掘进机发展的主要趋势,截割头载荷及截割功率问题是硬岩掘进机设计的关键.基于硬岩条件下单个截齿的受力,建立了截割头载荷的数学模型,用Matlab对掘进机截割不同硬度岩石进行了载荷模拟,分析了截割头载荷特性及功率变化规律.结果表明,随着截割对象接触强度增加,截割头的各向载荷均呈非线性的剧增趋势,而转矩及功率随之增加,呈线性变化,所得结论为硬岩掘进机截割功率的选择及整机研制提供了理论依据.     

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。     

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。     

掘进机截齿在不同工况下的截割阻力分析

基于掘进机在进行截割的过程中,由于煤岩的复杂多变,容易引起截齿的载荷变化,引发截割头振动的问题,针对掘进机截割两种典型的工况,采用非线性的动力学分析软件对横截及钻进两种不同工况下的截割阻力进行仿真分析,获得截齿的受力变化特性,为掘进机的减震设计及优化使用提供参考指导.     

掘进机截割头截齿的布置研究

为进一步提升掘进机的掘进效率,降低掘进能耗,保证最终巷道的成型质量,重点对掘进机截割头机器截齿的布置参数进行理论分析,尤其是对截齿截割角度的优化采用数值模拟手段进行分析,主要从单齿截割工况和多齿截割工况下的数值模拟截割头的受力、能耗等因素确定最佳截割角度,为煤矿高效生产奠定基础.     

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。     

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。     

基于不同煤岩性质的矿井掘进机截割载荷分析研究

研究了掘进机截割头的全部截割过程，针对影响切削载荷的煤岩特性，多次重复进行不同坚固系数的模拟，推导出三轴力与坚固系数的关系。将仿真结果与理论公式进行了截齿载荷对比分析，取得了一致性的结论。由有限元仿真计算结果数据可知，模拟分析为准确计算截割头载荷提供了可靠的技术数据保证，提高了截割头截割试验的效率，为不同煤岩地质条件下截割头的选择提出指引。研究成果为掘进机结构优化设计提供了依据。     

悬臂式掘进机硬岩截割部的设计分析

针对悬臂式掘进机在截割硬岩时存在截齿消耗大、掘进效率低等问题,基于悬臂式掘进机截割硬岩的主要破岩形式与具体截割原理,设计了悬臂式掘进机硬岩截割部的主要结构,分析了各连接件的功能特点,并进行了部分关键零部件的选型计算,以供悬臂式掘进机硬岩截割部的设计参考.     

悬臂式掘进机记忆截割及自动截割控制方法研究

通过对悬臂式掘进机开展记忆截割以及自动截割控制方法的研究,使悬臂式掘进机能够在不同巷道环境完成稳定截割工作.通过对自动截割需要解决的主要问题进行剖析,并结合煤巷掘进过程巷道截面的自动截割、记忆截割控制策略研究,制定了最终的煤巷掘进自动截割、记忆截割控制方法,同时对记忆截割关键技术进行了阐述分析.现场实际应用表明,所制定的记忆截割及自动截割控制方法可以满足现场应用需要,为煤矿现场开展悬臂式掘进机煤巷掘进作业提供技术参考.     

悬臂式掘进机记忆截割及自动截割控制方法研究

通过对悬臂式掘进机开展记忆截割以及自动截割控制方法的研究,使悬臂式掘进机能够在不同巷道环境完成稳定截割工作.通过对自动截割需要解决的主要问题进行剖析,并结合煤巷掘进过程巷道截面的自动截割、记忆截割控制策略研究,制定了最终的煤巷掘进自动截割、记忆截割控制方法,同时对记忆截割关键技术进行了阐述分析.现场实际应用表明,所制定的记忆截割及自动截割控制方法可以满足现场应用需要,为煤矿现场开展悬臂式掘进机煤巷掘进作业提供技术参考.     

变载荷工况下掘进机截割机构电机的动态特性研究

通过对变载荷工况下掘进机截割机构电机的动态工作特性的研究,提出了在不降低掘进机工作效率前提下的截割驱动电机的可靠性优化方案,极大地提升了截割驱动电机在变载荷工况下的工作稳定性和使用寿命。     

EBZ-260型掘进机截割头截割性能研究

通过对EBZ-260型掘进机截割头的截割性能进行分析和研究,深入了解和掌握了相关截割头的数据参数、设计结构及载荷等情况,进一步研究了截割头的受力情况、形状结构及其截齿运行轨迹及安装分布等特性,可为截割工作提供必要的数据参考及理论基础,有利于重要部件的有限元分析,对研究掘进机整机受力的情况、截割的性能、所具备的可靠性及稳...     

掘进机截割控制系统的设计

以掘进机截割控制系统设计为对象,在分析掘进机截割结构作业原理的基础上,对掘进机截割自动化控制开展深入探究,继而对掘进机截割机构自动控制组件选择和自动控制功能实现进行总结。掘进机截割控制系统的设计应用,实现了掘进截割作业的高效、高质,提升了矿井综合效益。     

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...     

掘进机自适应截割控制系统的设计及应用

针对掘进过程中工作环境恶劣,掘进自动化截割技术尚不成熟,导致采掘失调的问题,设计了采用PCC结合工控机的自适应截割控制系统.实践应用表明,该系统实现了对截割机构的状态感知、数据采集、路径规划及自适应截割的功能,提高了掘进机的自动化截割效率,可满足煤矿的自动化生产需求.     

掘进机截割头截齿参数的优化

为进一步提升掘进机设备的掘进效率和巷道的成型质量,降低设备的能耗,进而降低煤矿的生产成本,对截割头长度、直径、锥角以及截齿螺旋头数、螺旋升角、不同工况下的截割角度等参数进行初步确定,并着重基于数值模拟手段对不同工况下截割角度进行最优化设计,从根本上降低实际截割过程中设备的振动及能耗.     

掘进机截割部优化设计研究

通过对掘进机截割部运行状态的优化设计进行研究,依据掘进机截割部构造及运行原理,对截割臂执行油缸回路增设电磁比例多路阀,实现截割作业的节能优化效果。同时对截割头进行PID控制,实现掘进机截割作业过程中依据偏差信号自动调节。掘进机截割部的优化设计研究,对掘进机设备的智能化发展具有重要借鉴意义。     

掘进机不同参数截割头截割特性的分析

针对掘进机截割部截齿寿命低、截割效率低的问题,在分析截割头结构及其掘进过程中常见问题的基础上,基于Pro/E搭建三维模型,对不同旋转角、切削角情况下截齿的受力情况进行仿真分析。经分析,得知当切削角在48°～52°的范围之内、旋转角范围在8°～12°之间时截齿所受外力较小。     

掘进机截割减速器太阳轮限位副载荷计算

在EBZ-260型掘进机的实际应用中,存在着截割减速器太阳轮限位板-限位销的严重磨损问题。根据经典摩擦理论,太阳轮限位副接触面必承受载荷。载荷是影响磨损程度的最重要因素之一。为解决限位板-限位销磨损问题,通过Solid Works软件对EBZ-260型掘进机截割减速器第一级太阳轮进行三维精确建模,模拟真实的载荷情况,利用Solid Works Simulation对三维模型进行有限元静力学分析。进而得出第一级太阳轮花键齿部变形,带入轴向力计算模型计算得出太阳轮所受轴向力。最后分析了影响轴向力的其它因素,得出第一、二级太阳轮输出端受到的轴向总力的函数表达式,并应用MATLAB编程图形化显示。确定了太阳轮限位板-限位销磨损原因,为对磨损的进一步研究提供了精确的载荷数据。