悬臂式掘进机高性能截割头的研制

根据悬臂式掘进机对其截割头的基本要求，提出了实现的具体措施，并对截割头进行优化。根据优化模型进行了机器的设计、制造和试验。     

掘进机截割头截齿安装参数的检验

悬臂式掘进机截割头截齿的位置、方向等安装参数是三维空间参数，对这些参数的检验是保证其加工制造质量的一个至关重要的环节，但它却是一个用常规检验工具难以解决的问题，文中介绍了能够解决这一问题的有效方法。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究

以煤矿 EBZ220 型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模 型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几 何关系。 经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比 较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。 针对常见的矩形、梯形及半圆拱形 3 种巷道断面形状设计了控 制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。 以 EBZ220 型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表 明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控 制精度≤15 cm / 20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0. 1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一 些技术研究基础。     

纵轴式掘进机截割头的结构设计

纵轴式掘进机截割头的结构设计辽宁工程技术大学李晓豁１头体的形状与结构纵轴武部分断面掘进机的截割头由头体、螺旋叶片、齿座和截齿组成。螺旋叶片焊在头体上，其上沿螺旋力向拉截线距布置有若干个齿座，并装以截齿。头体的形状通常有圆锥形、圆柱形和圆锥加柱形三种。...     

悬臂式掘进机自动截割控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机自动化及智能化控制程度低等问题,提出了自动截割控制技术。通过建立截割头空间位置数学模型,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,同时以可编程计算机控制器PCC模块化功能为基础完成对自动截割控制系统的程序设计。针对目前其可视化程度低的缺陷,设计了上位机监控,并与PCC进行实时通讯,以实现掘进机运行状态的实时监测。最后进行了井上井下实验,其结果证明:该控制系统运行可靠、稳定,重复精度高、无累计偏差,完成自动截割及刷帮功能后,巷道两帮无明显误差,能够很好地实现自动截割功能。     

悬臂式掘进机截割头摆动力与截割力的匹配关系

根据悬臂式掘进机截割头在不同工况下截齿的受力状况,研究了截割头摆动力与截割力的匹配关系及其一般取值范围,以此为掘进机悬臂回转机构的设计提供理论依据。     

煤矿悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法

针对煤矿悬臂式掘进机截割断面自动成形控制问题,建立了截割头控制系统传递函数模型,并提出了一种基于PID控制的悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法。根据悬臂式掘进机截割部结构及其运动学分析,建立了掘进机截割头控制系统传递函数模型。为了验证建立的截割头控制系统传递函数模型的正确性和PID控制方法的效果,进行了仿真实验分析和在悬臂式掘进机实验平台上进行加入PID与否的对比实验验证。实验结果表明:在加入PID反馈控制后,截割头位置控制精度大大提高,竖直截割实验最大误差约为1%,水平截割最大误差约为1.7%,矩形断面截割高度和宽度最大误差均约为1%。因此,根据建立的控制系统传递函数模型和基于PID的控制方法实现了煤矿悬臂式掘进截割头位置的精确控制,对于实现掘进机的智能化和确保煤矿安全高效生产具有重要意义。     

悬臂式掘进机横向截割时稳定性研究

通过力学计算和推导给出了悬臂式掘进机横向截割这一工况下稳定条件的数学表达式,得出掘进机横向截割时的稳定性不仅取决于横向水平分力,也取决于垂直分力。掘进机的稳定力矩与掘进机重量、履带与底板之间的摩擦系数、履带接地长度成正比,与纵向偏心距成反比,而与横向偏心距无关。     

悬臂式掘进机截割头设计要素

依据悬臂式掘进机截割需求,分析了截割头外形轮廓、安装方式,截齿排布等主要设计因素对整机性能的影响,并提出了应对方案,为悬臂式掘进机截割头设计提供参考。     

大功率重型悬臂式掘进机截割头联接结构

主要介绍一种大功率掘进机截割头新型联接方式。该联接结构方式简单有效且联接方便。通过该新型结构的有效应用,彻底解决了传统联接结构联接不牢固和容易松动的问题,满足了全岩巷道的掘进要求,有效减低了设备故障,为进一步优化设计提供了依据。     

掘进机截割头性能评价试验分析

在参阅了掘进机截割头设计理论与有限元分析理论的基础上,针对EBZ200H机型设计了4款新型的截割头,利用模拟截割岩壁对其分别进行性能测试,通过切割比能耗、截齿损耗率、截齿受力、对机身振动等多角度全面评价各截割头样件的实际性能,并筛选出最合理的设计方案。     

悬臂式掘进机截割部主轴淬火仿真与分析

以XBR280悬臂式掘进机截割部主轴为研究对象,使用SolidWorks软件对其进行实体建模,然后使用ANSYS软件在2种不同淬火介质中对其进行表面淬火的有限元仿真分析。得到了主轴温度场分布云图。基于温度场的热分析结果进行应力应变分析,得到了主轴在不同时刻的热变形云图及冷却后的等效应力云图,对主轴热处理工艺制定具有理论参考意义。     

纵轴式截割头横摆工况载荷模拟研究

为模拟纵轴式截割头工作载荷的特性,基于单截齿破岩试验的相关结论,介绍了定相关和欠相关状态下单齿破岩切向力和法向力的计算方法,并提出了截割头与岩石相互作用过程中沿X、Y、Z方向作用在截割头上的分力和合力,以及截割功率和截割头负载扭矩的计算方法。对横向摆动截割过程的模拟结果显示,截割头从开始接触岩体到稳定工作状态可分为截割载荷线性增大阶段、截割状态转换阶段和截割载荷稳定阶段,其中截割载荷稳定阶段的截割性能曲线周期性变化规律明显。频域分析进一步发现,受截割头转速、截齿配置形式和螺旋线数量的影响,优势频率主要集中在0~10 Hz。掘进机截割载荷模拟分析结果可为掘进机系统改进以及动态特性分析提供有效参考数据;     

掘进机截割头钻速优化分析

文章基于EBZ120型悬臂式掘进机进行截割临界转速分析优化,通过利用微元法和弹性力学建立力学模型,确定临界状态下,截割头转速解析解,然后深入分析影响截割转速的因素,依据影响程序确定影响介个转速的因素次序,为截割临界转速的确定提供实际操作提供依据。     

基于Cosmosworks截割头焊接工艺分析

掘进机的截齿与截割头的连接采用焊接形式,焊接工艺比较复杂。采用Solidworks建立掘进头与截齿座的连接模型,Cosmosworks有限元分析的方法,对截齿工作时的应力分布进行分析,找出应力分布的规律,并据此对焊接工艺进行针对性的改进,可以有效地提高焊接质量。     

悬臂式掘进机截割头监测系统

提出了悬臂式掘进机截割头监测系统的设计方法。该系统通过截割悬臂监测参数获取截割头的位置,在巷道断面坐标模型的基础上,建立悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的函数关系,根据角度和位移传感器采集的实时数据,通过AVR单片机处理分析,确定截割头的位置坐标,完成掘进机截割头位置的实时监测,避免矿井掘进机作业中的超挖和欠挖现象,具有很好的应用前景。     

悬臂式掘进机在截割煤岩体时摇臂摆动规律研究

为进一步掌握悬臂式掘进机在截割煤岩体时摇臂摆动规律,采用仿真建模和实验模拟的方法,对悬臂式掘进机摇臂水平、垂直摆动规律对比分析,结果摇臂摆动规律基本一致。井下试验表明,在截割煤岩体时的摇臂摆动角度与理论分析的角度接近,摆动的角度均在合理范围,掘出的断面较好,为悬臂式掘进机掘出高质量巷道提供了理论指导。     

EBH300A横轴悬臂式掘进机截割头结构振动模态分析

对EBH300A横轴悬臂式掘进机截割头的各装配部件采用非线性有限元接触配合,与工程实际情况接近,避免了单一线性结构有限元计算分析的缺陷。利用Block Lanczos法计算截割头的前10阶模态,得到了截割头前10阶模态固有频率和振型。通过模态分析得出的截割头三维振型位移云图显示出复杂多样振动形式:包括轴向振动、径向振动和扭转振动;处于截割煤岩区域的低频大幅度振动对滚筒及截齿截割煤岩有重要影响。