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.     

掘进机截割机构截割特性的优化研究

针对掘进机在浅薄煤层地质条件下截割机构的截齿磨损严重、使用寿命大幅降低的现状,利用LS-DYNA仿真分析软件建立了截割机构切割过程的仿真模型,对掘进机截割机构的切削角度对掘进机的截割特性的影响进行了仿真分析。结果表明:当掘进机截割机构的切削角度在50°的情况下截割机构具有最优的截割特性。该研究结果可为优化掘进机截齿的截割特性提供理论依据和技术支持,运用该研究结果能显著提高掘进机的工作效率,降低截齿工作时的磨损,提高使用寿命。     

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.     

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。     

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.     

悬臂式掘进机截割头截齿的优化与改进

针对悬臂式掘进机截齿磨损严重、过载停机以及截齿受力不均而被损坏等情况,通过建立截割头和煤岩的3D模型,分析截割头载荷的数学模型,对截割头截齿部分进行受力分析,针对截割头的截齿排列提出合理性方案,使各截齿受到外力差异减小,进而提升掘进机的性能并获取更大的生产价值。     

掘进机截齿截割煤岩破坏过程模拟分析

针对截齿截割的破坏过程,建立煤岩及截割头的离散元模型,从煤岩的动态破坏速度的角度对煤岩的截割破坏过程进行离散元仿真分析,结果表明,在初始阶段,主要是截齿对煤岩体产生铲切作用,使得煤岩颗粒沿着截齿面产生向上的运动趋势,且沿着截齿的前端面排出,产生煤体的破碎,形成截煤过程.在掘进机进行截割的过程中,依据煤岩的性质确定合适的截齿截割的参数,从而可以优化截割过程,提高掘进的效率.     

基于改进遗传算法的掘进机截割机构的多目标优化设计

掘进机截割机构的综合性能是由截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗、载荷波动及生产率决定的,基于改进的遗传算法,将截割机构的结构参数和运动参数作为设计变量,对截割机构的综合性能进行多目标优化设计。优化结果表明,掘进机截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗和载荷波动都相应有所下降,且生产率有着明显提高,有效地提升了掘进机的整机性能,符合了当今及未来掘进机的发展趋势。     

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。     

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。     

基于数值分析的掘进机截割结构的研究

通过对掘进机截割头受力状态进行分析,得出“钻进工况下参与截割各截齿受力不同,且截割阻力也呈周期性变化”的结论;通过LS-DYDA仿真不同截齿角度及截线间距条件下截割头钻进工况的截割阻力及截割力矩,得出了“通过对截割头参数优化可有效降低阻力峰值及其波动幅值,增强截割头工作平稳性、可靠性,从而延长了截割头的工作寿命”的结论。     

EBZ135型矿用掘进机截割头截齿的受力分析及其优化改进

以EBZ135型矿用掘进机为研究对象,在简要分析其截割头整体结构的基础上,利用UG和ANSYS软件分别建立了截割头的三维几何模型和有限元模型,对其EBZ135型掘进机截割头截齿进行受力仿真分析.结果发现,截割头中36个截齿的受力存在明显的不均匀性,不利于掘进机的稳定与可靠运行.基于ANSYS软件对截割头截齿的排列方式进行优化改进,使得截齿之间的受力变得更加均匀.将改进方案应用到掘进机工程实践中,设备的故障率明显降低,取得很好的实际应用效果.     

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.     

掘进机旋转角对截割特性的影响研究

为了确定最优的截齿旋转角,通过建立掘进机截割机构的运动学模型,利用ANSYS仿真分析软件,分析不同旋转角度情况下掘进机的截割特性。结果表明:当掘进机的旋转角度为7°时掘进机的截割机构具有最佳的截割特性,能够显著提升掘进机的工作效率和使用寿命。     

高压水射流掘进机截割头设计

掘进机是煤矿巷道掘进的主要设备,国内现有的掘进机主要依靠截齿截割,当煤岩硬度较大时,截割头振动剧烈,大大缩短了截齿的使用寿命。为了改善截割头的振动情况,在截割头上引入高压水射流辅助截齿截割,并对高压水射流掘进机截割头关键环节进行具体设计。研究发现,截割头上高压水射流配置方式包括四种:前置式、后置式、中心式和侧置式,其中应优先选择前置式,当水压达到40MPa时,截割头上一般可布置(5~15)个喷嘴,且优先布置在工作环境比较恶劣的球面与锥面的过渡位置。进行高压水射流掘进机截割头截割实验,研究表明所设计的截割头能有效降低截割头振动,当水压达到40MPa时,振幅平均值降低45.6%,且振动更加平稳。     

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.     

掘进机截割及行走系统的优化研究

以井下悬臂式掘进机为研究对象,针对掘进机的截割机构在截割作业过程中截齿受力不均匀、截齿磨损大,掘进机的行走机构难以适应井下复杂环境,导致履带板易发生塑性变形、履带断裂的问题,提出了掘进机截割及行走系统优化方案,通过仿真分析及实际验证的方案对优化后的掘进机结构进行了分析。结果表明,优化后掘进机截齿的使用寿命提高了17.9%,掘进机的传动系统故障降低了90.8%。     

掘进机截割头不同截齿间距下掘进效果的分析

掘进机截割头是截割作业的直接接触部件,在截割过程中,截齿间距的不同,造成截齿的受力及寿命不同,引起截割头的振动.对截割头球冠段的截齿间距进行优化设计,采用ABAQUS软件对不同截齿间距的掘进进行仿真分析.结果表明,优化后的截齿间距截齿受力整体有所减小,分布更加均匀,从而可以提高截齿的使用寿命,提高掘进机的工作效率.     

掘进机截齿安装角的优化研究

针对目前掘进机在综采作业过程中截齿磨损量大、使用寿命短、稳定性差的缺陷,提出利用离散元仿真分析的方法对不同截齿安装角情况下的截割稳定性进行分析.根据分析可知,随着掘进机截齿安装角的增加,掘进机的装煤率先升高后降低,当截齿的安装角为45°时具有最佳的截割性能.该研究结果可为提升掘进机的截割稳定性和使用寿命提供参考.     

EBZ-135掘进机截割头的优化设计

为解决掘进机在实际横切和钻进工况下截割头振动严重导致掘进效率低的问题,基于ANSYS仿真软件对设备在两种工况下各个截齿的受力情况进行分析,结合仿真结果对五个区段截齿的截线距结构参数进行优化,最后基于ANSYS仿真软件对优化后截割头各个截齿受力情况及差异系数进行对比,验证优化的效果.