横轴式掘进机截割头2种截齿排布形式的对比分析

根据横轴式掘进机的工作特点,对截割头的设计要素进行了分析,介绍了横轴式截割头截齿排布螺旋线的设计方法及截齿空间定位的表示方法。通过分析4螺旋线和6螺旋线截割头的截线间距和圆周角间距参数,从有效截齿数和截割力两方面对这2种截割头的设计性能进行了研究计算和对比分析,得出了2种截割头各自的性能特点。分析结果表明:当工作条件相同时,按1线3齿排列的S形截割头可获得较小的截线间距和较大的截割力,截割载荷稳定,适宜于硬岩截割。     

EBZ315掘进机截割头设计

通过EBZ315掘进机截割头的整个设计过程,详细介绍了掘进机截割头各个主要参数的确定原则和方法。优化了截割头截齿的空间排布,计算了平均单齿截割力,阐述了设计合理的截割头应满足的要求。     

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。     

掘进机截割头交互式参数化设计系统的研究

通过对掘进机截割头齿座排布和头体设计方法的研究,基于ANSYS APDL和VC++语言进行了截割头交互式参数化设计系统的开发,结果表明,该系统可快速地进行截割头的设计和仿真,极大地提升了设计效率和设计质量。     

固定截割方向掘进机截割臂摆角垂直跳动规律

基于系统动力学Lagrange方程,推导建立了掘进机截割臂摆角跳动动力学模型,然后根据其求解的输入问题,提出了一种截割头载荷计算方法,并通过仿真计算分析得到截割头载荷与截割臂驱动油缸压力及截割臂摆角之间的关系。建立了Simulink仿真模型,在截割臂垂直摆动和水平摆动两种截割工况下,分别选取5种截割臂摆角进行仿真求解分析,得到固定截割方向截割摆角垂直跳动规律:截割臂垂直摆动截割时,随截割头载荷的增大,其水平摆角跳动量先减小后增大,最大值可达到5.3°,最小值为0.5°;随截割臂垂直摆角的增大,其水平摆角跳动量先增大后减小,约在20°时达到最大值。截割臂水平摆动截割时,其垂直摆角跳动量先减小后增大,最大值可达到5.4°,最小值为0.3°;随截割臂水平摆角的增大,其垂直摆角跳动量基本呈线性减小。掘进机截割臂摆角跳动规律可为截割臂自动控制及截割头空间位置纠偏提供借鉴。     

纵轴式悬臂掘进机不同截割俯仰角截割特性分析

首先利用三维建模软件UG,建立某型纵轴式悬臂掘进机截割头及岩壁的实体模型,然后将模型导入有限元软件ANSYS/LS_DYNA中进行截割仿真。根据工程实际,在软件中模拟了截割头在不同俯仰角下横截岩石的情况。通过进行接触仿真计算与分析,得到了不同俯仰角下截割头的整体受力情况曲线和各向振动加速度曲线。并且进一步分析了截割头的振动情况,为整机的振动分析和动力学分析打下基础。     

悬臂式掘进机截割头设计要素

依据悬臂式掘进机截割需求,分析了截割头外形轮廓、安装方式,截齿排布等主要设计因素对整机性能的影响,并提出了应对方案,为悬臂式掘进机截割头设计提供参考。     

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。     

硬岩悬臂式掘进机截割部摆动驱动力计算

根据截齿和截割头受力理论公式,应用Matlab软件编写截割头在截割过程中受各方向的载荷程序,模拟截割头受力。针对某型硬岩掘进机截割头模拟受力结果,并对截割部进行力学理论分析,计算得出截割部摆动需要最大驱动力,为截割部摆动驱动油缸设计提供了工况参数。     

基于工业设计思想的悬臂式掘进机截齿布置设计

基于现代工业设计思想,从高效节能,美观实用出发,研究了截割头截齿的布置原理,并针对截割头的工况和煤岩的性质,获得了截割头的最佳截线间距,确定了截齿的截线数,得出了确定截齿布置的方法。利用研究计算方法针对某掘进机的截割头,进行了优化设计。     

2种EBZ135掘进机截割头性能比较

为了比较2种不同截齿周向间隔角的EBZ135掘进机截割头的性能,对截齿周向间隔角为36°、45°的EBZ135掘进机用截割头破岩载荷进行了仿真。仿真结果表明:同等条件下,2种截割头的破岩载荷统计参数差别较小。这种方法和结论对截割头的布齿设计具有理论指导意义。     

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。     

截割参数对镐型截齿截割比能耗的影响

为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。     

EBZ-135掘进机截割头结构优化设计

 摘要：掘进机是巷道掘进的主要设备。该文就某企业掘进机存在截割头振动较大、截齿受力不均的问题,用ANSYS/LS-DYNA10.0软件建立了截割头和煤岩的数值模拟模型。通过仿真得到了截割头和各截齿的受力。再根据受力情况,反复调整优化了截齿截线间距,使得截割头和各截齿所受力的差异系数趋于平衡。同时,差异系数的减小,使掘进机的振动得到了有效控制,截割性能明显提高。     

掘进机截割头运动参数的优化设计

根据单个截齿受力模型,采用计算机模拟的方法建立了基于截割头负载转矩波动和截割比能耗最小的优化设计数学模型,寻求最优的掘进机运动参数。根据序列二次规划(SQP)优化方法,编写了优化设计程序。优化设计实例表明,截割头的负载转矩变差系数减小了13.9%,截割比能耗降低了16.9%,有效改善了截割电机的负载特性,提高了能量利用率。     

掘进机截割头多目标优化设计研究

针对掘进机截割头载荷波动和能耗问题,基于各截齿受力均匀和同时参与截割的截齿数保持恒定的优化策略,对截齿排列参数和截割头运动参数进行了多目标优化设计。优化实例表明,截割头的载荷波动和比能耗得到了明显降低,提高了掘进机的工作可靠性和能量利用率。     

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。     

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。     

镐型截齿截割煤岩过程的截割力研究

为探究镐型截齿截割煤岩过程中截割力的变化及其影响因素,以Evans镐型截齿直线截割力模型为基础,提出了镐型截齿旋转截割力模型;利用滚筒采煤机镐型截齿截割煤岩轨迹表达式,推导了镐型截齿截割过程中,截割角及截割厚度变化的表达式;在截割参数范围内,计算出镐型截齿截割角在截割过程中最大变化可达±4°;根据镐型截齿旋转截割力模型,在截割厚度一定的条件下,计算并分析截割力与截割角及半锥角的关系,得出当镐型截齿半锥角为36°时,截割力在截割过程中最大截割厚度前后能够保持平稳变化;将截割角及截割厚度变化计入截割过程中计算截割力,发现影响截割厚度主要因素的牵引速度对截割力影响最大,而角速度与截割半径对截割力的影响依次减小。所得公式与结论可为镐型截齿及采煤机的设计提供理论参考。