基于Workbench的采煤机截割部扭矩轴有限元分析

采煤机截割部扭矩轴的卸荷槽是其实现过载保护功能的关键,传统的扭断实验设计方法周期长,费用高,因此采用有限元仿真的方法确定卸荷槽的形式。对扭矩轴的工作原理和状态进行分析,建立卸荷槽为U型、V型和I型的3种扭矩轴的三维模型,分别对其进行模态分析和静力学分析。模态分析结果显示,扭矩轴的固有频率都较高,不易与采煤机发生共振,静力学分析结果显示,U型卸荷槽对应的扭矩轴受到的应力最小,应力集中情况最弱,因此选用U型卸荷槽实现对电动机的过载保护。     

基于ANSYS的采煤机截割部扭矩轴有限元分析

以MG800/2000-GWD型采煤机截割部扭矩轴为研究对象,利用Pro/E软件完成U、V、I三种槽形的扭矩轴卸荷槽结构建模,采用静力学有限元方法建立3种槽形的扭矩轴静力学模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench分析得到同等条件下U形、V形、I形卸荷槽的应力云图,确定U形卸荷槽力学特性最优,为其他型号采煤机截割部扭矩轴的设计提供了参考依据。     

基于响应曲面法的采煤机截割部扭矩轴优化设计

为了解决智能化采煤机在复杂工况下进行作业时,截割部负载变大,电动机容易发生损坏的问题,针对电动机保护元件扭矩轴进行结构分析对比,选择扭断效果最好的U形卸荷槽扭矩轴做为分析对象。选择卸荷槽深度、底端半径、轴向距离等参数,通过三维建模进行有限元分析。采用响应曲面法,对不同参数的扭矩轴仿真数据进行处理,得到最优的参数组合。研究结果可对采煤机截割部扭矩轴设计提供一定的借鉴。     

二次曲线形卸荷槽采煤机扭矩轴有限元分析

利用Inventor软件对采煤机扭矩轴进行参数化建模,通过控制扭矩轴模型卸荷槽的二次曲线形方程参数,进行线性应力分析得到合适的扭矩轴卸荷槽开口形状。针对此参数下的模型进行模态分析,得到扭矩轴的固有振动特性,结果表明采煤机的扭矩轴工作时不会发生共振。     

采煤机截割部电机扭矩轴断裂可靠性分析

扭矩轴是联接电机和传动系统的关键零件,采煤机受载过大时,扭矩轴在卸荷槽处折断以保护采煤机截割部。结合采煤机工况,利用ADAMS和ANSYS对扭矩轴进行分析,得到了扭矩轴最大剪切应力值、时刻和位置。基于刚柔耦合仿真结果,分析得到了扭矩轴Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子。基于可靠性理论,构建以应力强度因子-材料断裂韧度干涉公式,得到扭矩轴的断裂可靠度和断裂疲劳寿命可靠度。     

大断面软岩硐室底板卸压槽合理深度分析

底板卸压槽的合理深度是开槽卸压治理大断面软岩硐室底鼓的重要参数,其选取不合适将得不到理想的卸压效果。采用非线性数值分析软件FLAC,分析了卸压槽宽度为300 mm、卸压槽深度从400 mm增加至1 000 mm时围岩应力、位移矢量及塑性区的分布特征。模拟分析结果和现场实践表明,当卸压槽宽度为300 mm、深度为900 mm时能取得较好的效果。     

采煤机扭矩轴不同类型卸荷槽断裂特性数值模拟

采煤机截割部电机扭矩轴是保护截割部的关键零件,扭矩轴的卸荷槽类型对其断裂特性有着直接且重要的影响。基于破煤理论,利用MATALB数值模拟得到了螺旋滚筒的瞬时负载。建立U形、V形和二次曲线形卸荷槽的扭矩轴模型。基于采煤机刚柔耦合模型的仿真结果,利用断裂分析软件Franc3D,对不同类型卸荷槽的扭矩轴进行断裂力学特性分析,得到扭矩轴的应力强度因子、裂纹扩展规律和疲劳寿命。将刚柔耦合技术、有限元法和断裂力学相结合,可为采掘机械关键零件的断裂特性分析提供技术支撑和有效的途径。     

基于损伤机制的切槽控制爆破特性研究

通过LS-DYNA的自定义接口,嵌入基于混合应力准则的统计损伤模型,对比分析了常规圆孔和V型切槽的爆破应力与损伤分布特性,分析了V型切槽的存在产生两个力学效应,既在切槽尖端处产生高度拉应力集中,同时切槽孔壁其它部位的应力分布相对减弱;针对切槽角度和切槽深度两个重要参数进行了优选。结果表明,随着切槽角度增大,损伤控制效果呈开口向下的抛物线规律变化,最佳角度为60°左右,切槽深度存在门槛值,在一定范围内切槽深度越大,损伤控制效果越好,但切槽深度超过门槛值后对损伤控制效果的影响不明显;岩体的不同强度对最佳切槽角度和最佳切槽深度取值的影响,不同强度对岩体的最佳切槽角度影响不大,但对最佳切槽深度的影响明显,随着岩体强度的增大,最佳切槽深度变大。     

采煤机扭矩轴卸荷槽尺寸参数化设计

采煤机截割部电动机扭矩轴在采煤机工作过程中起着传递动力,弹性缓冲,过载保护的重要作用,通过在Ansys Workbench中建立采煤机截割部电动机扭矩轴的简化模型,并实现扭矩轴卸荷槽尺寸的参数化,再进行静力学有限元分析,得到受同一扭矩的不同尺寸下扭矩轴卸荷槽所产生的最大剪应力,再将数据进行MATLAB拟合,得到了扭矩轴卸荷槽不同尺寸与卸荷槽最大剪应力的函数关系,为采煤机扭矩轴卸荷槽的参数化设计提供了依据。     

采煤机扭矩轴的设计及分析验证

对某采煤机的扭矩轴进行了设计,通过理论分析确定了扭矩轴的材料、外形尺寸及卸荷槽形式。运用有限元分析软件对所设计的扭矩轴进行静力学验证,仿真结果表明,其最大应力位于卸荷槽处,最大值为618 MPa,仿真值准确度为95%,可以实现过载保护。通过有限元方法得到了所设计的扭矩轴6阶模态,为其使用条件提供了理论依据。     

基于Ansys的SL750采煤机机身强度分析

以SL750采煤机为研究对象,针对其机身结构载荷分布情况,建立SL750采煤机机身受力模型,通过Ansys有限元方法计算采煤机机身变形量及应力分布情况,拟合采煤机工作状态下机身变形量曲线及等效应力分布云图,对比分析机身组成结构及工况下应力及应变分布,分析数据显示:SL750采煤机机身结构设计合理,工况下具有较好的刚度和强度,最大变形量约为2.21 mm,出现在牵引部泵站腔体侧壁;最大应力约为208 MPa,出现在前牵引部联接支撑腿的根部。此计算结果对于国内中厚煤层大功率采煤机研发具有一定的参考价值。     

露天矿端帮开采支撑煤柱参数设计

为解决露天矿边帮压覆煤炭资源问题,采用端帮采煤机开采工艺进行回采以提高煤炭回收率。以某露天矿南端帮为工程背景,基于尖点突变理论,推导出支撑煤柱失稳判据;采用经验公式计算不同采高条件下煤柱的稳定性,并设计合理的煤柱留设宽度;采用数值模拟,分析煤柱走向支撑应力分布规律及支承应力峰值处的塑性区分布规律,结合煤柱失稳判据,验证煤柱留设宽度的合理性。结果表明:支撑煤柱当塑性区宽度占比大于88%时将发生失稳;支承应力峰值位置均出现在煤柱最大采硐深度前方某一工程位置处;当支撑煤柱宽度大于设计宽度时,煤柱的塑性区占比均小于88%,处于稳定状态,为最大限度回采煤炭资源,确定采硐深度为150 m,采高为4.0、4.5、5.0、5.5 m时支撑煤柱的留设宽度分别为5.5、6.0、6.5、7.5 m。     

基于FLAC的数值模拟分析在九里山煤矿水力割缝中的应用

采用FLAC软件建立了煤层中钻孔和割缝槽的二维模型,并对钻孔直径为90 mm,缝槽宽度为1 400 mm、高度为20 mm的条件进行了卸压增透效果模拟,同时得到其相应的应力云图。对煤层中缝槽上方不同位置的应力进行了分析,经分析可知:单个钻孔的割缝对煤体卸压效果与煤体距离缝槽的位置远近有关,位置越远,割缝效果越降低;多孔割缝所引起的相互作用会使得煤体的卸压范围扩大,造成的裂隙也更多,更有利于整体提高煤层透气性。根据分析结果,现场进行了水力割缝实验,得到了较好的实验效果。     

采煤机截割电机扭矩轴卸荷槽尺寸研究

国产采煤机截割电机扭矩轴在割支架顶梁或遇到岩石断层等过载情况下机械保护作用效果不好.通过对国外采煤机扭矩轴的结构和性能分析,结合使用工况、理论设计计算,应用有限元分析研究,确定卸荷槽尺寸;利用CAE技术分析对结果进行验证,并在产品中试用校验;最终得出适合功率的扭矩轴卸荷槽尺寸,从而探索一种设计截割电机扭矩轴卸荷槽尺寸的合理方法.     

大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

大煤柱内沿空掘巷是基于工作面双U型巷道布置方式提出的一种新技术,本文针对其具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场实践相结合的方法,得出大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩塑性区分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算6个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5 m,并深度分析了本区段工作面回采对窄煤柱和宽煤柱围岩应力分布规律的影响。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

花草滩煤矿轨道暗斜井变形破坏机理研究

随着煤矿开采深度的增加,U型钢被动支护难以缓解轨道暗斜井的变形。为解决轨道暗斜井巷帮移进和底鼓问题,采用数值模拟方法,分析了不同终采线位置时巷道的变形破坏规律,对煤柱宽度影响暗斜井围岩变形现象进行研究,总结出其内部应力分布规律。基于巷道塑性区演化规律,分析了暗斜井巷围岩的应力分布状态,发现巷道呈非对称性变形;此外,研究了相同应力分布特征、不同终采线时巷道变形的变化规律。研究结果表明,随着终采线距离增加,围岩最大变形量减小。     

基于EMSworks采煤机电磁离合器有限元仿真

针对采煤机电磁离合器结构和磁路复杂、动作多样、要求抗疲劳强等问题,以某型采煤机为研究对象,分析其组成及装载部动力传递,运用有限元仿真软件EMSworks建立采煤机电磁离合器磁场有限元仿真模型;分析了采煤机电磁离合器磁通密度、磁场分布及磁感应强度等主要磁场参数的分布规律。仿真结果表明,采煤机电磁离合器线圈产生的磁通密度主要分布在圆环U形铁芯U形中心位置,磁场中的圆环U形铁芯产生均匀的电磁力挤压离合器主动盘使其与离合器从动盘接触作用实现对动力的传输;电磁离合器组成部件及其结构决定电磁离合器磁场强度分布及大小。该研究为采煤机电磁离合器结构及磁路优化提供理论依据。     

煤矿巷道底鼓数值模拟及割槽技术

以新疆四棵树煤矿的三矿A504综采工作面的沿空巷道底鼓为例,运用数值模拟方法,分析巷道底板岩层位移和应力分布的特点,确定其底鼓类型兼有剪切错动型与挤压变形,主要原因为巷道两侧高集中应力、高水平构造应力和完整的巷道底板岩层。在此基础上,通过正交实验进行巷道底板割槽方案设计,选择合理、有效的割槽宽度和深度,解决巷道底鼓问题。     

采煤机与刮板输送机耦合作用下中部槽动力学及疲劳寿命分析

针对煤矿井下刮板输送机中部槽槽帮易断裂的问题,在采煤机与刮板输送机耦合作用基础上,首先通过LS-DYNA仿真获取中部槽应力分布规律,然后利用Workbench和nCode对中部槽进行动载下的疲劳寿命分析。结果表明,铲煤板侧哑铃窝与肋板根部会产生高应力,易发生疲劳破坏。在实验结果的基础上,分析了槽帮开裂的原因,对槽帮结构进行了优化,为中部槽的优化设计提供了方向。