悬臂式纵轴掘进机截割头参数对截割性能的研究

悬臂式纵轴掘进机是被广泛应用于井下巷道掘进作业的一种综合性煤矿巷道掘进设备。本文针对悬臂式纵轴掘进机,重点研究了单个工作截齿截割时受力的受力情况,建立了截割受力的数学模型。此外,结合ebz-75型掘进机实际工作条件,对截齿受载进行了数值仿真,为改进和完善截割机构的设计,提高掘进机工作性能提供了理论参考。     

纵轴式掘进机振动特性研究

为研究纵轴式掘进机截割煤岩时的振动特性,对掘进机振动源进行分析,发现截齿在截割过程中受到的非线性瞬时冲击是造成掘进机振动的主要扰动源,通过建立复杂煤岩条件下截齿的力学模型,利用MATLAB编制了计算截割头瞬时载荷的模拟程序,模拟出横摆工况下截割头受到的冲击载荷,将其导入在协同仿真环境下建立的纵轴式掘进机刚柔耦合振动模型中,对其进行受迫振动分析,识别出系统的主要模态参数以及容易被激发的振型;分析其动态响应特性,确定了对整机振动影响较大的频率;同时对回转台进行谐响应分析,找出其薄弱环节。分析结果对研究纵轴式掘进机的振动特性和耐冲击、抗振能力的提高具有重要的参考价值。     

多激励下新型纵轴式掘进机的纵向振动特性预测

针对目前掘进机截割时因产生大量振动而导致零部件受损及稳定性降低的问题，基于纵向截割工况，对新型纵轴式掘进机的振动特性进行分析和预测。首先，对掘进机截割头的受力进行分析，并运用Bekker沉陷理论对履带受力进行分析。然后，将履带与底板之间的接触力和截割载荷作为外部激励，采用拉格朗日方程建立掘进机的纵向非线性动力学模型。接着，基于Runge-Kutta变步长算法，利用MATLAB软件对掘进机动力学模型进行求解，并将求解结果与实验结果进行比较，验证了动力学模型的正确性。最后，利用所构建的动力学模型对不同支稳机构刚度下掘进机关键部位的振动位移进行预测。结果表明：在多个外部激励的复合影响下，掘进机整机的振动处于混沌状态，其横滚振动位移很小，俯仰振动占主导地位；随着支稳机构刚度的递增，掘进机关键部位的振动位移呈显著减小趋势，当支稳机构的刚度增大至初始刚度的3倍时，掘进机机身的振动位移减小了29%，截割臂振动位移减小了22%，截割头振动位移减小了20%。研究结果证明增大支稳机构刚度可有效减小掘进机的振动响应，这可为掘进机的稳定性提升和结构优化提供理论依据。     

掘进机截割速度变化过程分析

为更准确地探讨截割头对掘进机截割性能的影响规律,提高掘进机截割效率,延长截割头及截齿使用寿命,该文用显示动力学对掘进机截割头截割煤岩时过程进行分析。以Creo、ANSYS/LS＿DYNA为模拟计算程序,截割头平行截割工况下进行模拟,利用不同速度进行分析比较,通过观察截割头的应力云图及受力情况,做出了梳理及总结,为掘进机截割头的设计工作及使用效率优化提供了理论依据。     

纵轴式掘进机截割头的设计

本文介绍了纵轴式掘进机截割头的设计原则,讨论了提高截割头截割效率的合理方案,提供了设计用的主要数据。     

截齿截割煤岩的LS_DYNA仿真模拟

研究应用LS_DYNA软件进行煤岩截割破碎仿真的程式与方法,对悬臂式掘进机截割头上镐形截齿截割煤岩进行仿真模拟,在hypermesh中建立有限元网格模型,调用LS_DYNA971求解器进行求解,研究不同切削角对截齿截割阻力的影响以及切削厚度与比能耗之间的关系,并与常用的截齿截割阻力公式计算结果相比较,仿真结果证明了建模...     

掘进机截割头截割性能数学模型的研究

为对掘进机的截割头进行优化设计,通过分析掘进机在工作过程中的性能参数,建立掘进机截割头的数学模型,计算出理想情况下掘进机截割头的截割功率、生产率,掘进截割速度、截割头的转矩、瞬时截割率以及截齿消耗。通过Matlab软件对仿真数据和实测数据进行对比分析,验证所建立的数学模型可以作为掘进机性能预测的方法。     

纵轴式截割头截齿布置对破岩载荷规律的影响

为了研究截齿布置对纵轴式截割头破岩载荷规律的影响,在建立截割头破岩载荷数学模型的基础上,对3个不同截齿布置参数的截割头破岩载荷进行了仿真,得到了载荷波动曲线及其相关统计量.仿真结果表明载荷存在2个频率的波动：低频波动由螺旋线头数及其包角决定,波动频率等于螺旋线头数与截割头转频的乘积;较高频率的波动由截齿的不连续性引起,波动频率以截割头转频为基频,其大小与截齿周向间隔角有关;同等条件下,随着截齿周向间隔角θ_i的增加,载荷R_a,R_b,R_c,M_c的峰值和平均值依次增加,但其均方差和波动性系数依次减小.根据仿真结果总结出载荷波动频率的理论计算公式,这对纵轴式截割头的设计研究具有重要的理论指导意义．     

掘进机截割头镐齿设计与有限元分析

按照掘进机截割头设计要求完成截割头运动规律分析，镐齿的空间排列与载荷计算，并对镐齿进行有限元分析。     

TRIZ理论在掘进机截割头设计中的应用

为了进一步提高掘进机的截割性能、降低截齿的磨损损耗,在学习了发明问题解决理论(TRIZ)的基础上,运用其中的冲突概念和冲突解决原理及问题求解等方法,针对如何优化截割头截齿排布、如何提高截割效率、如何改善截齿受力、如何降低截齿磨损等问题进行了TRIZ解析,并在第15条发明原理(动态特性原理)的启发下,得到了特定的解决方案——截齿变角度螺旋线排布,据此思想并结合常规的截割头设计手段,研发了3款截齿以不同方式变角度螺旋线排布的截割头,与原截割头一并进行了切割比能耗的试验,试验结果表明J23截割头性能比较高效、稳定,在此基础上稍加改动即可定型量产.     

纵轴式掘进机截割机构纵向随机振动的仿真研究

为了了解纵轴式掘进机的纵向振动特性,提高机器工作的可靠性,分析并确定截割头随机载荷的数学模型,利用拉格朗日方法建立了该型掘进机的纵向动力学模型,通过拉氏变换法对动力学方程解耦,得到了其3阶固有频率和振型.为进一步探究截割头与悬臂、悬臂与机体的刚度对截割头和悬臂振动的影响,利用虚拟激励法求得截割头、悬臂的纵向位移响应,并在ADAMS中对整机多刚体动力学模型仿真,验证了该方法的可靠性.研究结果表明：系统的纵向振动固有频率在6 Hz内,通过增加悬臂与机体的刚度能明显减小外随机激励作用下截割头和悬臂的振动.所得结论为改进掘进机设计和参数优化提供理论依据.     

镐型截齿截煤过程及受力分析

为进一步了解镐型截齿的磨损原因，对截齿截割煤岩过程和受力情况进行分析，将截齿看成是悬臂梁，进行受力计算和结构分析，所得结果为截齿的结构设计提供了重要的参考。     

截割头组件卧式镗铣床夹具的设计

通过对掘进机截割头组件的大量研究,总结出截割头体形状、截齿座位置共性。设计出截割头组件在卧式镗铣床上加工的通用夹具。     

掘进机截割头体、截齿座焊接组对工装的设计

在煤炭、铁路、公路、水利等行业高效自动化、智能化采掘的今天已广泛使用掘进机进行巷道掘进。截割头是掘进机进行截割煤岩、半煤岩、岩石的关键部件。随着研发人员对煤岩、半煤岩、全岩破岩机理的不断深入研究，对截割头的设计要求更加科学化、合理化，对制造的要求更为精细化。为适应不同型号截割头的设计要求，针对满足小批量多品种生产的需要。设计出满足各种参数要求的截割头体、截齿座焊接组对工装，解决了工装定位准确性、通用性的难题。     

悬臂式纵轴掘进机工作稳定性分析

通过掘进机摆动截割工况受力分析，建立了重心位置与稳定性的关系，在此基础上分析了EBZ-75型掘进机的稳定性。     

提高EBZ160掘进机截割部使用寿命的研究

掘进机在矿井下作业过程中,由于其工况恶劣,经常造成截割部重要部件及密封件的损坏。截割部是掘进机掘进的直接工作部件,出现故障后将影响整个掘进机的掘进效率,所以提高截割部的寿命是提高整机性能的关键。     

基于相似理论的掘进机主动激振截割性能研究

针对目前煤矿井下掘进机截割时关键零部件易损坏及截割性能不佳,但难以在实验室内进行相关研究的问题,以EBZ160掘进机为原型,基于相似理论制造了实验样机,并提出一种主动激振截割方式。首先,基于掘进机实验样机的工作原理和动力学理论,利用ANSYS Workbench软件对实验样机进行模态仿真分析,并基于力锤法进行了模态试验,得到了空载状态下实验样机的前6阶固有频率与模态振型。然后,以截割比能耗为评价指标,对有无主动激振截割方式下掘进机实验样机的截割性能进行研究。结果表明,掘进机实验样机前6阶固有频率的仿真值与试验值的最大相对误差为9.92%,验证了模态仿真分析结果的准确性,可为后续激振频率的选取提供依据;无主动激振时掘进机实验样机的截割比能耗为0.077 6 kW·h/m³,有主动激振时为0.051 2 kW·h/m³,说明所提出的主动激振截割方式的性能较好。研究结果为掘进机截割方式的拓展提供了新方向,并为掘进机的结构优化及截割效率提升提供了实验依据。     

EBZ230掘进机截割、行走系统技术升级改造

针对掘进机在使用过程中截割和行走系统中出现的故障，从改造结构入手，解决截割、行走系统强度，从而提高其性能，解决现掘进机使用过程中伸缩部伸缩花键轴、伸缩内筒损坏以及履带板发生变形等问题，同时介绍了改造后达到的效果     

悬臂式部分断面掘进机的稳定性

悬臂式部分断面掘进机(以下简称掘进机)稳定性问题,涉及掘进机静、动态稳定性计算;截割头过载及机器振动对稳定性的影响;稳定性不足时设计必要的增加稳定性机构等。根据有关资料及国外一些掘进机设计、试验、使用情况,本文讨论了悬臂式部分断面掘进机的稳定性     

冲击载荷作用下锥形截齿磨损的试验和数值模拟研究

通过试验和离散元数值模拟方法,研究锥形截齿的耐磨性能及其磨损特征对截割载荷的影响。在单齿旋转截割试验台上,以砂岩为试验对象,采用3种不同齿尖材料的锥形截齿进行岩石截割试验,并结合试验后齿尖的磨损面形状建立磨损截齿模型,利用PFC~(3D)进行岩石截割的数值模拟研究。统计结果表明:在截割载荷各分量中,法向力显著高于切向力和侧向力;硬质合金截齿、合金钢截齿及有耐磨涂层的合金钢截齿的质量损失依次为0.07%,0.28%和0.22%,硬质合金耐磨性优势突出,堆焊耐磨涂层对截齿有一定的保护作用;齿尖磨损区域的扩展,使截齿连续过载,加剧磨损;通过离散元方法获得的截割载荷与试验方法测定结果接近。在相同截割条件下,对硬质合金和合金钢齿尖耐磨性能的研究,为截齿的寿命估计提供必要参考。