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。     

机器人组对截割头齿座研究

为提高掘进机截割头齿座组对一致性,提出一种使用机器人组对齿座的新方法。通过将设计参数转换为机器人用的WPR值,可以准确实现齿座的空间角度变换。通过在机器人工作站里建立用户坐标系,可以准确定位齿座至空间固定位置,从而成功实现了机器人组对截割头齿座,填补了国内外空白。     

掘进机截割头的虚拟装配

推导了空间等升角抛面螺旋线的参数方程，提出了编程算法，介绍了掘进机截割头截齿与头体空间装配关系的建模过程．提出了基于AutoCAD的三维实体建模装配关系检测方法，并编制了虚拟装配软件。     

掘进机截齿定位的数学模型及其工装设计

为便于掘进机截割头的制造及检验,建立了掘进机截齿定位数学模型,并运用"两点法"将对截齿空间角度定位参数检验转化为截齿轴线两点在机床全局坐标系下坐标值的检验。设计了一种截齿角度空间定位机构,介绍了该空间定位机构的结构组成及工作原理以及定位方法,对提高截齿定位装焊精度、减小人为因素造成的定位误差具有重要指导意义。     

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。     

基于EDEM截齿自旋转性能研究

为了研究镐形截齿的自旋转性能,针对普通镐形截齿和肋式镐形截齿进行了离散元仿真。通过在SolidWorks三维制图软件中对2种镐形截齿进行了建模,利用EDEM仿真软件对被截割的煤岩体进行了建模和参数设置,对2种截齿进行了截割煤岩体的仿真,通过分析截割过程中的切屑流出情况、截割过程中颗粒的流向以及截割过程中的受力情况,结果表明肋式镐形截齿的自旋转性能优于普通镐形截齿。     

纵向截割头摆动截割时的运动学仿真

介绍掘进机摆动截割时截齿的运动学仿真方法和截割头切削过程的仿真程序 ,对实例作了仿真及其结果的分析与研究 ,为评价掘进机的截割性能、合理选择截割头的设计参数和工作参数提供有效的方法和手段。     

测量掘进机截割头截齿空间角度的方法

为对截割头上截齿轴线的空间角度进行测量与控制,提出一种新的测量方法,可以测量截齿轴线上的两点空间坐标位置,通过坐标变换取得所需辅助平面上点的坐标,根据轴线上两点位置与辅助平面上的点的位置,可以通过解析方法得到截齿的空间角度,以此检验截齿空间角度的正确性。     

矿用截齿截割过程的数值模拟及磨损机理研究

采用ABAQUS软件及UMAT用户材料子程序对截齿截割煤岩过程进行了建模和有限元仿真,模拟了截齿截割煤岩过程中截齿在热力耦合作用下的变形过程。指出了截齿截割煤岩过程中,齿尖硬质合金刀头、截齿齿体前段外表面及合金刀头与齿体焊缝处为应力最大区域,截齿刀头和齿体前端表面温度较高,易造成截齿的高温氧化和热疲劳磨损。     

镐型截齿截割煤岩数值特性研究

在充分研究镐型截齿破煤机理及其在截割过程中的受力特点的基础上,利用三维建模软件建立在不同轴向倾斜角下镐型截齿和煤岩的物理模型,并将其导入Hypermesh中,经结构简化和网格划分后得到其有限元模型;再将其有限元模型导入ABAQUS中,合理地定义材料属性和施加载荷以及相关参数模拟其截割工况。通过研究轴向倾斜角为0、5°、10°和15°时镐型截齿受到的应力和位移,发现应力主要集中在镐型截齿的齿尖,而且轴向倾斜角越大,镐型截齿齿尖受到的应力和位移呈线性增长。     

悬臂式掘进机空间位姿的运动学模型与仿真

为实现掘进断面自动截割成形控制,达到无人采掘装备自主巡航目标,研究了悬臂式掘进机空间位姿运动学模型并进行了仿真。将悬臂式掘进机的机械机构简化为一系列平移或旋转关节串联而成的运动链,建立了掘进机空间位姿坐标体系;利用齐次坐标变换和机器人运动学相关理论建立了掘进机机身位姿和截割头相对于大地坐标系的空间位姿矩阵。采用D-H法求解了正向运动学问题即截割头空间位姿精确定位;采用代数法分析研究了逆向运动学问题即截割头轨迹规划及控制的数学模型。以EBZ200机型为例,实验仿真了类S形自下而上矩形截割断面工艺路径,并进行了现场多组试验。试验结果表明：设定巷道断面4 500 mm×4 000 mm,两帮综合最大误差为65 mm,相对控制最大误差为1.4%,达到煤巷断面质量精度要求,且重复精度高、无累计偏差。     

横轴式掘进机截割头真实运动与简化运动比较分析

建立了横轴式掘进机截割头截齿运动轨迹、运动速度和加速度方程 ,通过实例和现有的简化方程进行了仿真比较 ,为合理选择截割头的设计参数和工作参数提供了有效的方法和手段。     

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。     

横轴式掘进机截齿排列设计

对横轴式掘进机截割头的截齿布置进行了研究和设计,以截割头受力均匀、切屑大小均匀为准则,从整体上对截齿的排列进行设计。依照整体设计,可以同时考虑到截割头外形选择,螺旋线方程和头数的确定以及截齿的排列,具有一定的灵活性和很好的实用性,为横轴式掘进机截齿的排列提供了一种理论基础。     

滚筒采煤机截齿安装角的角位特性分析

截齿截割安装角直接影响着滚筒采煤机工作时的截割阻力,因此准确安装截齿方位非常重要。介绍了该安装角在滚筒上的空间位置,建立了安装角与滚筒以及截齿空间参数之间的数学模型,分析了截齿安装时的几何约束特性。     

基于SolidWorks二次开发的截割头自动装配技术

根据截割头的结构特点,介绍了截齿和齿座在截割头上的空间定位方法,提出了利用SolidWorks二次开发技术对截割头进行快速造型设计,探讨了自动装配过程中主要使用的2个API函数SelectByID2和AddMate3的参数及调用方法。通过对SolidWorks的二次开发,能够实现截齿和齿座的自动装配及其在截割头上的自动装配和参数化调整。     

吊环螺钉系列零件三维模型的制作

介绍了用Solidworks软件制作吊环螺钉GB82 5 - 88(A)系列零件三维模型的方法和步骤。步骤是首先建立吊环螺钉默认标准件三维模型 ,然后建立吊环螺钉系列零件三维模型。使吊环螺钉GB82 5 - 88(A)形成正确配置的方法是 :增加尺寸约束、增加特征及分割系列零件设计表。这些方法在制作其他比较复杂系列零件时同样具有借鉴意义