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。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

部分断面掘进机截割头截割性能研究

截割头是掘进机直接实现截割功能的关键部件,其设计在一定程度上直接决定了整机的性能。采用混凝土制作煤岩,对自制煤岩进行单轴压缩试验,确定其抗压强度和弹性模量。针对掘进机截割煤岩过程的复杂性,以部分断面掘进机截割头为研究对象,基于单轴压缩试验所确定的物理参数,利用动力学有限元软件LS-DYNA建立截割头截割煤岩过程仿真模型,探讨了截齿切削角和旋转角对截割载荷、载荷波动和截割比能耗的影响规律。由仿真结果可知,当截齿的切削角在48°~50°范围,旋转角在12°~16°范围时,截割头的截割能力较佳;将由试验确定的自制煤岩截割力矩时域曲线与仿真结果进行对比,验证了所建立的仿真模型的正确性。上述研究为部分断面掘进机截割头截割性能的改善提供了理论基础,同时为其他类型截割或切削问题的研究提供了理论借鉴。     

掘进机截割头齿座定位专用机器人

根据掘进机截割头表面截齿的排列形式,分析截齿齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定,进而设计出掘进机截割头齿座定位专用机器人,用于提高掘进机截割头齿座的定位精度。介绍了这一定位专用机器人的整体结构和手部结构,并给出了应用这一定位专用机器人后掘进机截割头齿座的定位过程。     

FOA-PID控制器在悬臂式掘进机截割头升降控制系统中的应用

为提高悬臂式掘进机截割头升降控制精度,在建立系统数学模型基础上,分别采用FA算法和FOA算法对PID参数进行优化,对FA-PID控制器和FOA-PID控制器控制性能进行仿真分析,并为了验证两种控制器实际控制性能进行了实验研究.得出结论:对于幅值为1 mm的阶跃信号以及不同频率的正弦信号,FOA-PID控制器响应性能均优...     

苯乙烯螺杆压缩机转子间隙的研究与分析

双螺杆压缩机的两个螺杆实际上相当于一对相互啮合的共轭斜齿轮,它的阴、阳转子间是定传动比啮合,以齿轮副啮合理论为基础,通过改变阴、阳转子的初始相位角,以达到调节螺杆压缩机转子间隙的目的。     

含轴承间隙的转子非对称支承等效力学特性模拟分析方法

轴承间隙与支承非对称广泛存在于旋转机械系统中,是转子振动跳跃、偏移、反进动等复杂振动特性产生的主要影响因素.工程中对两者耦合影响下的复杂振动机理阐释不清,相关的等效力学模拟方法也各有局限.为此提出一种含轴承间隙的非对称支承结构等效力学特性模拟分析方法.通过支承结构的周向分解,解决了现有等效力学模拟方法难以同时模拟轴承间...     

非线性油膜力作用下联轴器耦合转子系统的稳定性和分岔

在非线性油膜力作用下 ,建立了转子 -联轴器系统的运动微分方程。非线性油膜力则采用有限差分法求解 ,对联轴器耦合的刚性转子系统和柔性转子系统分别进行了计算和分析。结果表明对于平衡转子系统在平衡点失稳后 ,在一个较大的转速范围内存在着稳定的涡动轨迹 ,联轴器两侧转子的质量相差越大 ,则发生 Hopf分岔所对应的转速越高。对于不平衡转子系统 ,在同步涡动轨道失稳后 ,系统将产生准周期和倍周期等一系列的分岔现象 ,并且质量偏心的位置对系统的动力学行为有影响。     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

离心压缩机转子动力系统的稳定性研究

将离心压缩机转子系统简化为一个由两个完全相同的流体油膜轴承所支撑的刚性对称转子系统,并从能量的观点分析了二自由度转子动力系统的稳定性,同时就由非守恒循环力产生的交叉耦合刚度对系统不稳定性的影响进行了讨论.数值结果表明,减小交叉耦合刚度、提高阻尼,能够显著提高系统的稳定性.所提方法对实际转子动力系统的稳定性研究具有重要的应用价值.     

含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

非线性弹性转子系统动力特性分析

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素，建立了具有非线性弹性轴的转子系统的动力学方程，利用多尺度法对系统的非共振、主共振、超谐共振和亚谐共振等非线性动力学响应进行了分析，为具有此类特性的转子系统安全运行提供了一定的参考。     

Jeffcott转子-轴承系统的非线性动力学特性分析

为了深入地研究转子-轴承系统的分岔规律,揭示转子系统丰富的非线性动力学行为,采用短轴承非稳态非线性油膜力的一般数学模型获得圆柱轴承的非线性油膜力表达式。在一定参数条件下,采用非线性动力学理论和方法,对刚性Jeffcott转子系统的动力学特性进行了分析。通过计算得到了系统的分叉图、时间历程、轴心轨迹、相图及Poincare映射图。计算结果表明-在特定的参数域内系统存在丰富的非线性动力学行为。该方法收敛速度快、精度高,为定性控制转子-轴承系统的稳定运行状态提供了理论依据。