钎料层厚度对两种不同截齿工作过程接头应力的影响

为了探究镐型截齿的硬质合金头脱落现象,针对普通截齿与耐磨截齿,研究镐型截齿工作过程中的钎焊接头应力分布情况以及钎料层厚度对接头应力的影响特征。利用ANSYS软件,分别建立普通截齿与耐磨截齿的弹塑性热力学模型,对两种镐型截齿进行热-结构顺序耦合分析,得到其钎焊残余应力分布,用实验验证模型正确性。将截齿破岩时的工作温度及外部载荷施加到钎焊残余应力模型上,仿真得到镐型截齿工作时钎焊接头的应力分布规律。分析结果表明:①未工作状态下,两种镐型截齿的钎料层与硬质合金头交界面处均出现最大钎焊残余应力,容易发生因热应力过大导致的钎缝开裂。②工作状态下,截齿的径向路径上,普通截齿与耐磨截齿的钎焊接头应力最大值近乎相等,均达到210 MPa左右,但其最大应力出现的位置不同,分别位于钎料层与刀体的交界面以及钎料层与硬质合金头的交界面处;轴向路径上,两种镐型截齿的应力最大值相差不大,且均出现在钎焊接头外表面处。耐磨层对镐型截齿整体应力的分布影响不大,但却使得镐型截齿最大应力出现的位置发生了偏移,使得镐型截齿硬质合金头脱落的危险位置发生变化。③普通截齿与耐磨截齿均在钎料层厚度为0.1 mm时得到接头应力最小值,此时镐型截齿钎焊接头的连接性能最好。     

截齿与齿座装配体的有限元分析

介绍掘进机工作时单个截齿的受力模型,通过有限元分析软件对截齿与齿座的装配体进行应力分析,了解其应力分布规律,得出截齿截割煤岩时最大应力出现的位置。所得结果为进一步改善截齿与齿座的受力状况,为解决硬质合金刀头脱落、折损和齿座脱落奠定了基础。     

镐形截齿合金头焊接处的应力分布规律研究

利用有限元软件Abaqus对镐形截齿受载时的应力分布进行了计算,得到了截齿应力分布的规律,为截齿的改进设计提供依据。利用耦合接触算法模拟合金头与齿身之间的焊接,得到接触区域的应力分布规律,为镐形截齿的加工制造提供一定的指导作用。研究方法和结果对提高截齿的可靠性和延长使用寿命具有重要的意义。     

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。     

基于ABAQUS模拟镐形截齿截割脆性煤岩

根据镐形截齿截割煤岩工况,利用ABAQUS软件的动力学显式有限元方法对镐形截齿的动态截割煤岩过程进行了数值模拟。动态模拟分析了镐形截齿在截割煤岩过程中的应力分布、三向力、煤岩应力场及其断裂路径等。模拟结果表明镐形截齿的应力及三向力突变主要与块状煤岩的脆性崩裂有关,截割面的块状煤岩崩裂路径与水平面夹角近似30°,与截割方向垂直平面的煤岩破裂路径呈抛物线形。     

层理和裂隙对镐型截齿破煤的影响

采用分形理论对煤岩裂隙的长度和数量的关系进行分析,并考虑层理和裂隙在煤岩中的分布特征,建立了层理与水平面呈0°、30°、60°、90°夹角时的煤岩三维模型,应用动态仿真模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别对镐型截齿截割均质煤岩和不同工况下的含层理和裂隙煤岩进行动态仿真模拟,研究表明,镐型截齿破煤时所受到的截割力随截割厚度的变化而变化,呈现出先增大后减小的变化趋势;镐型截齿截割含层理和裂隙煤岩时所受到截割力的平均值、最大值和均方差均小于镐型截割均质煤岩时的截割力,这与煤岩层理和裂隙有助于镐型截齿破煤的实际情况相符;当层理与水平面呈0°夹角时,镐型截齿受到的截割最小,随着层理与水平面角度的增加,截割力平均值均有所增加,说明煤岩中层理和裂隙的分布情况对镐型截齿破煤也有一定的影响。     

镐型截齿损坏型式分析

总结了目前镐型截齿的损坏型式，分析了其失效的原因，并提出了截齿性能的技术途径。     

镐型截齿与刀型截齿优势之比较

本文就镐型截齿与刀型截齿的优劣从理论上进行了分析对比，在实践中进行了应用对比，阐述了镐型截齿在煤矿生产中更为优越、合理、高效。     

不同锥角对镐形截齿耐磨性能的影响

针对掘进机工作时截齿磨损严重,造成大量经济损失的实际,为了探究影响截齿磨损的因素,利用ABAQUS软件的显式动力分析模块对掘进机用镐形截齿的截煤过程进行了数值模拟,得到了不同合金头锥角镐形截齿在截割煤体过程中的应力分布云图以及截割全过程的应力曲线。     

肋板形镐形截齿的优势分析

肋板形镐形截齿是普通镐形截齿在形式上的改变,通过对普通镐形截齿和肋板形镐型截齿的静力分析,证明了肋板形镐形截齿的可行性;并通过理论分析,说明了肋板型镐形截齿相对于普通镐形截齿具有的优势。     

镐形截齿截割参数及几何参数研究

 摘要：基于镐形截齿拉坏破岩模型,在考虑岩石性质的情况下推导出了镐形截齿合金头的理论长度和最佳截槽间距的表达式,并推导出了考虑破岩摩擦力情况下的镐形截齿破岩截割阻力的表达式,经计算与相关研究结果基本一致,且计算精度有所提高,分析表明摩擦力对截割阻力有一定的影响。这些对镐形截齿和采掘机械工作机构的设计选型具有理论指导意义。     

掘进机截齿定位模型及其面向制造的简化研究

通过对截齿定位参数的研究,建立截齿定位数学模型,将用于截齿轴线定位的3个设计参数转化为2个易于进行装配定位的参数,并进行了误差分析。结果表明,新的定位参数在精度达到0.25°时即可基本满足使用要求,提高了截齿定位效率,简化了齿座焊接工装的设计。     

基于LS-DYNA的掘进机截齿有限元分析

为了确定掘进机截齿的受力、应力分布情况及其破坏原因,通过MATLAB软件模拟单个截齿载荷,并利用ANSYS/LS-DYNA对截齿整个截割过程进行显式动力分析.研究表明,截齿的受力随切屑厚度的变化而变化,截齿的最大变形发生在刀头部位,截齿的最大应力点出现在刀头部位.研究结果为进一步改进截齿结构设计提供了理论依据.     

三软厚煤层综采工作面采动应力分布规律研究

由于采动应力会导致煤层顶板垮断冒顶、巷道底鼓以及冲击矿压和煤与瓦斯突出发生,因此采用现场应力测试和数值模拟相结合的方法,研究了焦家寨煤矿三软厚煤层综采面采动应力分布规律,结果表明：距离工作面0—12 m为超前支承压力降低区、12—40 m为增高区、40 m以外为稳定区,应力集中系数为1.4-1.7;侧向支承压力在0—14 m形成应力降低区,在14—36 m形成应力增高区,36 m以外进入应力稳定区。     

基于截齿轨迹确定掘进机截割头运动速度研究

为确定纵轴式掘进机截割头移动速度与转速的最佳匹配关系,对不带伸缩机构截割头截齿的运动规律进行分析,提出了相关截齿轨迹、半相关截齿轨迹和不关截齿轨迹3种轨迹形式,并利用SolidWorks的VBA语言开发出截齿轨迹相关性分析软件LCkam。对不带伸缩机构的截割头上所有截齿轨迹的模拟结果表明：通过分析截割头上各截齿的运动轨迹,可以计算并绘制出该种截割头移动速度v与转速的n匹配关系图,利用v-n图能够确定处于不同转速条件下截割头移动速度的合理范围。     

截齿顺次破岩机制的细观数值模拟及截线间距优化研究

为优化镐型截齿在截割头上的布置以提高掘进机截割效率, 借助PFC^3D颗粒离散元数值模拟软件构建了两把截齿顺次截割岩石的三维模型, 对不同截割深度和截线间距组合工况进行了模拟试验, 分析了镐型截齿顺次破岩机制和最优截线间距与截割深度的比值(s/h)。结果表明, 岩石在截齿作用下的破坏模式以张拉破坏占主导, 并伴随挤压和剪切的综合破坏; 截齿顺次截割时, 两相邻截齿之间存在明显的协同作用, 前刀在岩石内残留的裂纹使得岩石易于截割, 可以提高后刀的截割效率; 在模拟试验范围内, 随着s/h值增加, 比能耗呈先减小再增加的变化规律, 模拟结果表明最优s/h值约为3。该研究可为掘进机截割头排布设计提供参考依据。