刨煤机刨刀破煤过程的数值模拟

基于显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA,对刨煤机两种典型结构的刨刀截割煤壁的过程进行了数值模拟,得到了刨刀的截槽形状、刨刀与煤壁的接触载荷谱及刨刀的应力应变等参数的时间历程曲线,为刨煤机载荷的获得提供了新的途径,避免了利用理论公式计算刨煤机系统的外载荷时各参数人为取值的误差,并分析了三向力载荷的频谱成分.研究了两种典型结构刨刀刨削煤壁时的载荷谱对刨煤机系统的影响,找到了两种刨刀的应力集中位置,讨论了两种刨刀的主要失效形式,为刨刀结构的优化设计提供了理论依据,并对应力集中位置结构进行了局部优化.优化后的刨刀应力分布均匀,力学性能得到显著改善,提高了刨刀的可靠性。     

刨煤机刨刀破煤过程计算机仿真模拟分析

为了得到详细的刨煤机在工作中的应力应变曲线,为刨煤机及刨刀优化提供相关参数,采用ANSYS中的LS-DYNA模块对整个刨煤机的刨煤过程进行计算机仿真模拟。得到了不同结构的刨刀在与煤体接触过程中的应力应变的时间历程曲线,通过对比不同刨刀的受力及破坏形式,提出了优化刨刀的设计方案。     

刨煤机刨刀及牵引块的强度分析

为研究刨削过程中刨刀和牵引块的强度,基于刨刀及刨链的力学模型,结合煤层赋存条件,对刨煤机顶、底刀以及刨链的受力进行了计算。利用多软件建立刨煤机多体模型,通过对其顶、底刀以及牵引块进行动态仿真,得到了刨刀和牵引块的应力分布,其中刨刀与刀座拐角联接位置、牵引块底部矩形楔孔位置受力较大。根据仿真结果对刨刀和牵引块进行局部结构改进,改进后刨刀和牵引块的受力得到较大的改善。     

难刨煤层刨刀可靠性与疲劳寿命研究

针对现有难刨煤层的实际情况,使用ADAMS、MATLAB、ANSYS等仿真软件搭建了一套仿真平台,对滑行刨煤机的刨头建立刚柔结合虚拟样机仿真模型.并且对其仿真,生成三向力载荷仿真结果.在仿真结果基础上提出一种非对称方式布置的新型刨刀,将该新型刨刀和传统刨刀在实际工况下进行疲劳寿命对比研究,研究结果表明,新型刨刀在实际工况下具有更长的使用寿命.     

基于ANSYS的刨煤机刨刀模态分析

为了分析刨煤机刨刀的振动特性,通过Pro/E软件建立刨刀三维模型,利用ANSYS软件对刨刀进行模态分析,得到刨刀的前10阶固有频率以及相应的振型,分析得到了刨刀产生弯曲与扭转振动的频率范围。为设计新型刨刀提供理论基础。     

刨煤机刨削试验用模拟煤壁配比及结构层研究

研究了一种以煤为骨料的相似材料制成的模拟煤壁,该煤壁由煤、水泥和减水剂混合而成,坚固性系数与煤炭基本一致,并具备煤的层理和节理结构。该煤壁被用于刨煤机工作面成套设备可靠性研究,用于刨煤机工作面成套设备关键零部件在不同载荷情况下静力学、动力学研究,用于全自动刨煤机开采工艺的地面模拟试验研究等。该模拟煤壁的研究为刨煤机的优化、整体性能的提升提供了重要的试验平台。     

刨刀刨削煤岩特性数值模拟研究

为了探索薄煤层刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其力学特性,基于有限元数值仿真分析方法分析煤岩截割过程的显示动力特性。依据煤岩三向应力测试试验,构建出基于Drucker Prager准则的煤岩本构模型。以煤岩刨削截深、煤岩刨削速度、刨刀前角为水平因素设计单因素仿真分析试验,实现煤岩破碎形态与刨刀煤岩截割力的研究。研究结果表明:煤屑块度与煤岩刨削截深有关,随着截深的增大,块度增大;随着刨削速度的增加,煤屑的块度变化趋势不明显,煤岩在α=30°刨刀作用下,截割剥离煤屑块度较大;刨刀煤岩截割负载随着截深的增大而增大;随着转速与截割深度的增加,前角为30°的刨刀负载呈线性上升趋势。     

悬臂掘进机钻进工况下的载荷谱分析

掘进机载荷的波动性和随机性严重影响了掘进机的工作性能。为了揭示掘进机钻进工况截割载荷的动态特性及规律,在UG中建立了截割头截割煤壁钻进工况的模型,通过LS_DYNA软件对掘进机截割煤壁的过程进行了模拟仿真,得到了截割头所受的三向力以及截割阻力,并对其进行了自相关函数、互相关函数以及功率谱分析,通过分析其载荷特性来降低截割头的振动。结果表明:y方向力和合外力含有较多的周期信号成分,截割头所受x方向力与所受y方向力之间的相似性很大,y方向力与z方向力之间的相似性也很大,截割头所受载荷的主要频率功率谱处在0~10 Hz和50~65 Hz。     

刨煤机牵引块疲劳寿命分析与优化设计

作为刨煤机关键零件的牵引块,其性能对刨煤机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以刨刀和牵引块为模态中性文件的刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于“刨煤机设计计算系统软件”获得的刨刀和刨链的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了牵引块的应力与应变云图;基于ADAMS的仿真结果,利用NSOFT软件对牵引块进行疲劳寿命分析,并对疲劳寿命较低的12个区域进行优化设计,使牵引块等效应力和应变最大值分别降低了46.4%和48%,最小疲劳寿命提高了184.35%,满足设计要求。     

基于应变传感器的采煤机截齿受力检测系统研究

针对采煤机截齿在割煤过程中,截齿由于受到大的压应力、剪切力和动载荷,无法实现采煤机高效割煤等问题,提出了一种基于应变传感器的采煤机截齿受力检测方法。该方法是通过截齿粘贴应变片的方式对采煤机割煤过程中截齿受力进行实时检测,实时显示截齿受力变化曲线,试验结果表明:在采煤机割煤时截齿受力变化曲线能够真实反应截齿受力,所选截齿1-1 X向力最大值为0.70 k N;Y向力最大值为1.72 k N;Z向力最大值为4.16 k N;截齿1力矩0.59 k N·m。考虑误差和相关随机因素的影响,试验结果接近相关理论计算值,能够实现截齿受力检测。该研究可对采煤机截齿磨损程度及失效状态能够实现预判断,及时发现和更换失效截齿、提高采煤机截割头的工作效率和使用寿命。     

进口刨煤机推移千斤顶测控杆的检测与故障分析

推移千斤顶是进口刨煤机在薄煤层开采过程中实现自动化控制的关键部件 ,使用它可以实现自动化升架、降架、推溜、拉架以及控制刨刀的进刀量。随着刨煤机的使用推移千斤顶在使用中出现了测控杆测量不准确的现象 ,针对这一现象本文介绍了推移千斤顶测控杆的结构、工作原理、检测方法以及常见故障分析     

矿用圆环链数学建模和仿真分析

在对刨煤机的动力学以及圆环链受力进行了分析。建立刨煤机多体动力学振动微分方程。模拟刨煤机圆环链在工作情况下受力的情况,分析其受力与总的损伤和变形量。利用MATLAB对圆环链进行模态分析,研究其固有频率,为刨煤机在不同环境的工况下动弹特性提供理论依据。     

法国松软煤层综采放顶煤开采

松软煤层的落煤机械化问题一直是实现回采工作面高产、高效和安全的一个敏感问题。松软煤层长壁综采放顶煤工作面的落煤就属于这类问题。作者在追述了法国中南矿务局布郎齐矿采用的不同厚煤层长壁采煤法以后,描述了放顶煤工作面和传统落煤方法(手工落煤、滚筒采煤机或刨煤机落煤)存在的主要问题,并介绍了布郎齐矿用刨煤机托板来解决松软煤壁机械化落煤的经验,即用两台刨煤机将煤壁分成上下两部分,构成一个从几何角度看为自然稳定的煤壁。     

采煤机滚筒截割煤壁过程动力学分析

通过UG三维软件创建滚筒采煤机的仿真模型,利用ABAQUS软件建立煤壁模型并设置滚筒与煤壁的材料属性和边界条件,从滚筒与煤壁的装配过程、添加约束和边界条件、添加相互作用及属性、网格划分、分析求解与后处理等方面描述滚筒截割煤壁过程有限元仿真,最后利用ABAQUS软件模拟滚筒截割煤壁的动态过程,通过仿真分析受力数据绘制滚筒的三向受力曲线,由受力曲线分析滚筒螺旋叶片升角对滚筒截割受力的影响,从而得出不同叶片升角对滚筒采煤截割过程其受力的影响程度。     

阶梯刨削机的创新设计

针对带式输送机滚筒设计的阶梯刨削机,由液压传动系统、阶梯式组合刨刀和其他部件组成。液压传动系统给阶梯式组合刨刀提供刨削力,阶梯刨削机可以使阶梯式组合刨刀连续不断地刨削滚筒上的焊缝(或凸起)。这样,阶梯刨削机刨削工件的力,约是整圆焊缝(或凸起)一次刨削力的1/30,可以解决整圆焊缝(或凸起)一次刨削受力过大工件易损坏的问题。     

煤壁片帮失稳的尖点突变模型分析

针对工作面煤壁的受力特性和变形特征,将劈裂后的煤壁视为压杆,应用突变理论对压杆的不稳定性进行分析。基于弹性理论求出压杆系统的总势能,进而建立了煤壁片帮的突变模型。通过对煤壁片帮突变失稳发生的必要条件和充分条件进行分析,得出煤壁片帮的主要影响因素,并提出有效预防煤壁片帮的措施。研究结果表明:煤壁片帮失稳的发生与否不仅取决于煤壁上方纵向载荷的大小,还取决于煤体的几何尺寸和煤的物理力学性质等因素;横向力的扰动与煤壁片帮的发生之间存在着非线性的关系。     

煤为骨料的模拟煤壁材料配比及结构研究

研究了一种以煤为骨料的相似材料制成的模拟煤壁,该模拟煤壁由煤、水泥和减水剂混合而成,坚固性系数与煤炭基本一致,具备煤的层理和节理结构。该模拟煤壁可用于刨煤机、采煤机工作面成套设备的可靠性试验研究;用于成套设备关键零部件在不同载荷情况下静力学、动力学试验研究;用于薄煤层、综采开采工艺的地面模拟试验研究等。该模拟煤壁为提升采煤工作面成套设备的整机性能提供了试验平台。     

基于刨煤机单刨刀截割试验的截割阻力模型研究

根据刨煤机刨刀截割煤岩阻力谱以及截割机理,辨识出刨头破碎煤岩的所受截割阻力,提出了基于单刨刀截割阻力、刨刀截割规律及运行参数来确定刨头瞬时截割阻力方法,建立刨头截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型算法。结果表明:当煤岩阻抗为225 N/cm、崩落角为30°、刨刀数量为14把时,刨头上的刨削阻力达到最大96.86 k N,变差系数达到最小0.509 53,载荷波动较小,有利于刨头刨削煤体,理论分析与试验结果基本吻合,截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,单刨刀截割试验可反映出煤岩破碎的内在规律。     

采煤机滚筒截煤载荷的模拟

介绍采煤机截煤时滚筒受力的计算方法及为完成该计算而编制的软件系统──采煤机滚筒截煤载荷的计算系统。经滚筒截割人造煤壁的试验，证明该系统可以较准确地完成采煤机截煤时滚筒载荷的计算     

不同工况下滑行式刨煤机的动态仿真研究

为研究不同工况下滑行式刨煤机的动态性能,利用拉格朗日第二类方程建立了滑行式刨煤机纵向刨削时的动力学模型,利用计算机仿真得出刨煤机在往复运动、倾斜工作面、中部槽有转角的工况下刨头速度和刨链受力变化的曲线,并对其波动情况进行了分析。结果表明：刨煤机在上述复杂工况下,刨头速度和刨链松、紧边拉力变化很大,产生的波动将加剧刨头振动,使刨煤机的可靠性和使用寿命降低。