大功率采煤机滚筒负荷计算研究

从基础理论力学出发,对大功率采煤机截割滚筒进行受力分析,建立滚筒截齿三向力受力数学模型,设定采煤机计算参数及滚筒截齿排布方式,计算采煤机前后截割滚筒截齿负荷情况,拟合前后滚筒截齿三向力分布曲线。对滚筒截齿三向负荷均值、负荷均方差及滚筒负荷波动系数进行对比分析,得出结论:前后滚筒截齿的三向瞬时负荷分布情况基本相似,三向负荷呈不规则分布,轴向力大小有突变、方向有改变。此计算方法及分析结果对今后大功率采煤机滚筒及截齿排布设计具有一定的指导意义。     

采煤机滚筒截齿的配置

分析了采煤机滚筒的截齿排列方式,进一步阐明了采煤机工作机构的滚筒截齿排列布置的设计要点,通过改变截齿的排列提高了采煤机的使用寿命。     

采煤机滚筒截齿的载荷分析及性能研究

滚筒采煤机是机械化采煤作业的重要设备,而截齿是直接与煤岩接触并参与截割的部件,其性能对采煤机的整机性能及工作效率有直接的影响。因此,对采煤机滚筒截齿的破煤机理以及瞬时载荷进行了分析,并分析了截齿性能对整机性能的影响情况,对日常采煤机滚筒截齿维护工作具有一定的现实意义,有助于提升采煤机的工作效率,实现生产效益的提升。     

截盘及其在滚筒采煤机上的应用

截盘及其在滚筒采煤机上的应用高峰，单德勤译１前言滚筒采煤机是长壁开采中的主要设备，安装在螺旋滚筒上的截齿是滚筒采煤机的基本截割元件，由于各类截齿在实际应用过程中存在着一些缺点，促使人们对滚筒采煤机基本截割元件进行深入地研究和开发以提高滚筒采煤机的综合...     

采煤机螺旋滚筒截齿排列的改造

采煤机螺旋滚筒截齿排列的改造鸡西穆棱煤矿刘金湖，孙明世合理地选择采煤机螺旋滚筒截齿排列，不仅可减少齿座的磨损，而且可减小截割阻力、降低功耗、不产生振动。现对截齿排列作如下分析。１存在问题多年来，由于采煤机螺旋滚筒截齿排列角度不合理，割煤时，常发生下列...     

采煤机镐形截齿疲劳寿命分析及优化

为了寻找采煤机镐形截齿合理的安装姿态,并分析和提高镐形截齿的疲劳寿命,以MG600采煤机滚筒为研究对象,利用UG建立4种不同切向安装角度截齿的MG600采煤机滚筒,通过LS-DY-NA对这4种采煤机滚筒截割煤壁的过程进行模拟,得出镐形截齿所受的截割阻力图,将所求得的截割阻力数据导入MATLAB中求出截割阻力均值,在UG/NASTRAN中将此截割阻力均值加载到不同切向安装角度的截齿上并分析其疲劳寿命.研究结果表明,切向安装角度为45°镐形截齿的疲劳寿命最长,且不易折断.     

采煤机滚筒参数对采煤出块率的影响

采煤机割煤块度的大小与滚筒的截割厚度、截齿的排列方式、截齿的尺寸数量等有很大关系,文章从采煤机滚筒的设计参数入手,分析了其对块煤率的影响。     

采煤机滚筒截齿截线距有限元分析与优化

主要针对采煤机滚筒截割比能耗问题,以某型采煤机为例,利用UG三维CAD软件和ANSYS/LS-DYNA对滚筒截齿的截线距和进行了模拟分析,得到了在不同切削厚度工况下镐形截齿承受的截割力、一定时间内截煤总体积、滚筒所受截割扭矩以及截割比能耗等,根据所得数据分析可得截线距和截割比值以及采煤机截煤效率之间的关系,对优化采煤机设计具有一定的现实意义。     

能辨别割煤和割岩的截齿

<正> 一种敏感的截齿被用在长壁式滚筒采煤机的截割滚筒上,滚筒上许多截齿中装上这样一个新的截齿(见图),就可用来测量该截齿的切割力,从而判断采煤机的截割滚筒是在割煤还是在割岩石。截齿组件由下列各部件组成;一个应变仪(作为负载传感器用)、一个调频应变发射器、一个宽带放大器和一根四分之一波长的並联馈电天线。     

煤矿井下采煤机截割特性的优化

晋圣亿欣煤业井下所使用的MG300/730 WD型采煤机在使用过程中存在着截割作业振动大、截齿磨损严重的缺陷。为克服这个问题,对不同截割滚筒与采煤机的匹配性进行了研究。结果表明：新的错齿分布的截割滚筒显著提升了采煤机运行过程中的稳定性,降低了截齿磨损,提升了截齿的使用寿命,采煤机截割作业时的截割阻力矩波动比优化前降低了66.7%,截割功率波动比优化前降低了58.3%,截齿使用寿命提升了37%。     

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。     

通过截齿运动轨迹分析截割头移动速度与转速匹配的方法

通过对截齿运动轨迹相关性的计算模拟,建立了A、B、C 3种截齿运动轨迹类型。对截割头上所有截齿的运动轨迹研究结果表明:通过分析截齿运动轨迹,可以使截割头移动速度与转速达到合理匹配;v-n图可以描述截割头在不同转速条件下合理移动速度的范围;当C型截齿运动轨迹数占截齿总数的百分比PC值较高时,各截齿均处于理想工作状态。     

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。     

基于单齿截割试验条件的截割阻力数学模型

根据单齿截割阻力谱隐含着煤岩破碎性信息以及截齿与煤岩作用的机理,辨识出采煤机滚筒破碎煤岩的截割阻力,提出了基于单截齿截割阻力试验谱、截齿截割规律及工作参数来确定滚筒瞬时截割阻力的新方法,建立滚筒截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型的3种算法。模拟结果表明：截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,反映出了煤岩破碎内在的规律。     

锥形截齿的有限元分析及加工仿真

建立B型锥形截齿的立体模型,定义一定的材料、施加约束和载荷,进行有限元分析,得到锥形截齿的应变云图、应力云图;对齿体进行区域车削、轮廓车削、凹槽车削,进行加工仿真,得到锥形截齿的数控代码。     

截齿截割煤体变形破坏过程模拟试验

在自制的截割试验台上进行截齿截割煤体的模拟试验,对截割过程三向力进行在线监测,并对截割过程进行高速摄影,测量了截割物的粒度组成,并对能耗进行测试.试验结果表明：相同截深时锥形截齿截割力比扁型截齿截割力大;截齿截入煤体,在扁型截齿凸脊及锥形截齿齿尖与煤体接触处出现裂纹,随截齿截割前行,裂纹迅速扩展,裂纹扩展方向与煤体的层理、节理有关.     

纵轴式截割头截齿的运动学模型及仿真

为了分析纵轴式掘进机截割头截齿的运动学特征,建立了总体坐标系和局部坐标系,在此坐标系下建立了截割头纵向钻进、垂直摆动、横向摆动3种工况的截齿运动学数学模型,并进行了计算机仿真;由仿真可知,截齿在截割头上的回转半径对截齿运动学参数影响最大,回转半径越大截齿的速度和加速度越大并且变化率较大;其次,截割头转速对各运动学参数的大小和波动性也有明显的影响,随着截割臂摆动角速度的增大,截齿的速度会出现波动,并且加速度会出现较大的峰值。     

镐型截齿与齿座无相对运动时的有限元分析

为了查清掘进机上使用的镐型截齿与齿座无相对运动时的结构强度和应力分布、探究其损坏的原因,建立了截齿、齿座的三维实体模型和有限元模型,通过网格划分、添加载荷与约束,利用计算机模拟获得了截齿和齿座的变形和应力分布云图。分析认为,该工况下截齿的损坏并非强度不够所致,而是由于截齿在齿座中不转动引起偏磨,造成镐型截齿硬质合金的脱落。结果表明,研究结论与实际情况相符。     

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。     

预裂辅助冲击截齿的破煤特性

近年来我国煤炭资源持续性大规模开采,如今国内的整体煤炭开采难度与日俱增,硬质煤层和黏性煤层的比例增加是制约煤炭开采效率的主要因素,而传统机械破煤技术很难实现硬煤、黏煤的高效截割。因此针对传统截齿在硬质和黏性煤岩破煤效果不佳的问题,从煤壁辅助预裂与截割相结合的角度出发,利用理论分析和数值模拟的方法研究了冲击预裂与截齿截割煤岩破碎特性,在综合考虑实际工作中的牵引、回转与冲击运动,提出了截齿运动轨迹模型,建立了预裂辅助冲击截齿的破煤轨迹数学模型,得到了截齿破煤运动轨迹的解析解。并根据分析结果建立了预裂辅助冲击截齿与传统截齿的单截齿滚筒破煤离散元模型,从破煤颗粒实际占比、破煤难易程度、截齿受力波动等角度对两种截齿的破煤特性进行了对比分析。研究结果表明:在破煤颗粒实际占比上,预裂辅助冲击截齿在煤体硬度同为f6时提高了31%,当黏度黏聚力为2.6 MPa时预裂辅助冲击截齿的效率提升接近14%;在破煤难易程度上,预裂辅助冲击截齿在硬度值为f6时可降低50%的破煤难度,当黏度黏聚力为1.88 MPa时,预裂辅助冲击截齿可降低约12%的难度;在截齿受力波动上,预裂辅助冲击截齿在硬质煤或黏性煤均能够减小近7 000 N的力,因此,开展预裂辅助冲击截齿的研究,将有利于破碎硬质和黏性等特殊煤岩介质。