截齿截割角度对截割性能的影响研究

以悬臂式掘进机为主的机械开挖是实现金属矿山连续化开采、推动智能矿山建设的重要手段,截齿截割角度是影响截齿受力情况的重要参数,从而影响掘进机掘进效率。为了优化截齿参数,采用Rhino软件和PFC3D软件建立了截齿截割岩石模型,在对试验数据进行验证的基础上,开展了不同截割角度(45°、50°、55°、60°和65°)下截齿截割花岗岩数值模拟试验研究。结果表明:基于PFC3D软件的截齿模拟试验具有可靠的精度,模拟试验与室内试验结果之间的相对误差分别为13.59%和16.92%。同时,不同截割角度下截齿的受力情况不同,在55°时截齿截割角度能够得到较好的改善。

掘进机截割头不同运动参数与截割性能关系研究

以EBZ45型悬臂式掘进机为研究对象,介绍一种基于有限元分析的掘进机截割头截割性能分析方法。将掘进机截割头形状尺寸、材料特性等参数录入到DYNA软件中,由该软件构建出截割头有限元模型,之后以此为基础,分别从转速、横切速度及钻进速度三个方面出发,模拟分析了不同运动参数条件下截割头截割性能变化趋势,以此确定出最佳的运动参数,为掘进机截割头调节与控制提供指导,使煤矿掘进作业安全、顺利进行。

采煤机滚筒运动参数对滚筒截割性能影响的仿真分析

基于采煤机截割滚筒运行特征,介绍一种采煤机滚筒运动参数对截割性能影响仿真分析方法。此仿真分析方法需先构建单齿旋转截割模型和滚筒截割模型,并以此为基础,从单齿旋转截割仿真和滚筒运动参数对截割性能仿真两个角度实施有限元仿真分析。为验证仿真分析方法的应用可行性,采用工业性试验方法与仿真分析方法进行匹配对比,最终确认仿真分析方法可满足应用需求。

采煤机滚筒运动参数对滚筒截割性能影响的仿真分析

基于采煤机截割滚筒运行特征,介绍了一种采煤机滚筒运动参数对截割性能影响仿真分析方法。此仿真分析方法需先构建单齿旋转截割模型和滚筒截割模型,并以此为基础,从单齿旋转截割仿真和滚筒运动参数对截割性能仿真两个角度实施有限元仿真分析。为验证仿真分析方法的应用可行性,采用工业性试验方法与仿真分析方法进行匹配对比,最终确认仿真分析方法可满足应用需求。

夹矸工况下截割运动参数对截割性能的影响

针对夹矸工况,研究EBZ160掘进机截割部运动参数对截割性能的影响。在三维实体建模软件构建掘进机截割头模型,合理简化巷道煤岩组成结构,在EDEM中建立夹矸煤壁模型,搭建截割头-煤壁的仿真实验,通过单因素实验法进行分组模拟,在MATLAB中绘制性能指标的变化曲线并进行分析。结论:EBZ160掘进机在夹矸工况下的截割部最佳运动参数配置为摆速:2~3 m/min,转速:40~50 r/min,进给量:600~650 mm。

不同工况下掘进机截割性能多目标优化

为了提高掘进机的截割效率,以掘进机截割部的运动参数为设计变量,研究悬臂式纵轴掘进机的截割头自转速度、摆动速度等运动参数对截割性能的影响,用MATLAB模拟各性能参数变化规律,以单个截齿载荷分析为基础,建立截割头各向载荷数学模型,根据现场经验给定运动参数设计空间,建立截割头的截割阻力、负载转矩、截割比能耗和截割生产率目标函数,采用线性加权法将多个优化目标转为单个目标,分别给出正常工况和夹矸工况的加权系数,求解截割运动参数最优配置,在EDEM仿真软件中对优化前后的截割性能进行验证,结果表明最优运动参数下的掘进机综合截割性能更优,截割能力、破岩能力提升,截割比能耗降低,生产率得到了显著提高,产尘量得到了一定程度的控制。

镐型截齿不同角度对掘进机截割性能的影响研究

镐型截齿在截割头上进行安装时的切削角及倾斜角对截齿的截割性能具有重要的影响作用,采用有限元仿真分析的形式,对不同的切削角及倾斜角的截割阻力进行分析。结果表明,在切削角度为45°、倾斜角度为15°时截齿作用的截割阻力最小,截齿的截割性能最好,在煤岩的截割过程中应尽量选取最优的角度,提高掘进机的效率。

矿井滚筒采煤机截割性能研究及仿真分析

从刚柔耦合动力学的角度来对MG800型采煤机滚筒的截割性能展开分析,应用有限元法进行了数值模拟研究,同时根据实际生产中采煤机滚筒的载荷作用力,获得采煤机滚筒在截割过程中的振动频率,并对滚筒出现共振现象时的频率加以分析。对比刚性以及刚柔耦合两种层次下的模态,进而得到滚筒采煤机在井下的实际生产过程中,并不会出现上述的共振作用,说明该滚筒在截割时是较为安全的。

钻式采煤机截割头截割性能分析

针对薄煤层钻式采煤机截割能耗大、效率低的难题,研究了不同截割头结构对钻式采煤机截割性能的影响。采用离散元仿真分析的方法,建立了截割头结构仿真模型,以煤粒速度、截割阻力为评价指标,分析了导向内杆选型对2个评价指标的影响;以颗粒减少量、截割比能耗和截割阻力为评价指标,通过正交试验对比模型,分析了单个挡板截齿数量、挡板与外齿圈座落差、外齿圈截齿数量3个参数对3个评价指标的影响;研究发现当挡板与外齿圈座落差为240 mm、单个挡板截齿数量为3个、外齿圈截齿数量为18个时,有最佳截割性能。研究结果为新型钻式采煤机钻头设计及选型提供参考。

复杂煤层条件下滚筒截割性能参数优化分析

为进一步提升采煤机的截割能力和落煤能力,达到提升其截割性能的目的,基于EDEM软件建立采煤机与复杂煤层的耦合仿真模型,分别对采煤机螺旋滚筒结构参数和运动参数对截割性能的影响开展对比仿真分析;采用多目标数学优化模型对螺旋滚筒参数进行优化,并得出优化后的滚筒参数对采煤机截割性能有明显改善的结论。

不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化

为了在不同截割工况下实现采煤机安全运行和高效生产,以牵引速度、滚筒转速为优化变量,以齿轮动载荷、采煤生产率、块煤率以及截割比能耗为子目标,建立了采煤机截割性能多目标优化模型;提出了基于权重系数轮换的各性能子目标权重系数的寻优方法,以确定适应不同截割工况的最优权重组合。利用遗传算法优化得到正常煤层、夹矸煤层和岩石断层工况下随截割阻抗变化的最优牵引-截割运动参数,并对比分析最优运动参数控制和传统牵引调速控制下采煤机的截割性能。结果表明,与传统牵引调速控制相比,采用最优运动参数控制不但明显提高了正常煤层和夹矸工况下的采煤经济性能,而且可安全快速通过断层区;此外,滚筒转速在24 r/min附近时截割传动系统出现局部共振,因此滚筒变速截割时应避免在共振转速下运行。所得结果为采煤机自适应变速截割的实施提供参考。

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。

基于综合截割性能优化的采煤机变速截割控制

针对目前滚筒采煤机在生产过程中采用单一牵引调速影响截割性能的问题,对采煤机的变速截割进行了探索研究.考虑变速截割的可行性及可靠性,按截割阻抗的大小对煤层硬度进行了平均划分;综合考虑不同截割性能指标的要求,对其进行加权平均作为优化目标,对截割运动参数进行了优化;在此基础上,对由截割阻抗变化引起的不同工况的调速策略进行了比较分析,得到了截割性能最优的变速截割调速控制策略.研究结果可为采煤机高效变速截割奠定理论基础.

刀形截齿的截割性能研究

通过对刀形截齿的截割试验与结果分析 ,研究了该型截齿的截割性能。所得结论对于改进刀形截齿的设计 ,进一步提高其截割性能和截割效率有一定的指导作用。

基于相似理论的掘进机主动激振截割性能研究

针对目前煤矿井下掘进机截割时关键零部件易损坏及截割性能不佳,但难以在实验室内进行相关研究的问题,以EBZ160掘进机为原型,基于相似理论制造了实验样机,并提出一种主动激振截割方式。首先,基于掘进机实验样机的工作原理和动力学理论,利用ANSYS Workbench软件对实验样机进行模态仿真分析,并基于力锤法进行了模态试验,得到了空载状态下实验样机的前6阶固有频率与模态振型。然后,以截割比能耗为评价指标,对有无主动激振截割方式下掘进机实验样机的截割性能进行研究。结果表明,掘进机实验样机前6阶固有频率的仿真值与试验值的最大相对误差为9.92%,验证了模态仿真分析结果的准确性,可为后续激振频率的选取提供依据;无主动激振时掘进机实验样机的截割比能耗为0.077 6 kW·h/m^(3),有主动激振时为0.051 2 kW·h/m^(3),说明所提出的主动激振截割方式的性能较好。研究结果为掘进机截割方式的拓展提供了新方向,并为掘进机的结构优化及截割效率提升提供了实验依据。

截割性能的试验研究

文章介绍了单刀截割试验的原理和方法，并根据试验的结果分析了各种参数对截割性能的影响．所得结论对采煤机和掘进机工作机构的设计具有指导作用。

采煤机截齿不同安装角下截割性能分析

采煤机截齿的安装角度是影响煤炭开采效率的重要因素。为了研究不同切向安装角下的采煤机截割性能,对采煤机截割原理进行分析,并以此为依据构建采煤机截齿截割过程的力学模型。采用Pro/E构建切向安装角为40°、45°和50°时的截齿煤岩模型,分别导入ABAQUS中,并根据仿真流程依次设置参数进行仿真计算。仿真结果显示,切向安装角为50°时,截齿受到的侧向力最小,截割性能最好。

薄煤层采煤机螺旋滚筒截割性能研究

为研究螺旋滚筒结构对薄煤层采煤机截割性能的影响,基于MATLAB和VB编制采煤机载荷计算软件,对截割过程中螺旋滚筒载荷、截割阻力矩以及截割功率进行分析,得到A、B两种型号螺旋滚筒的截割阻力矩及截割功率分布规律。通过对具有柔性摇臂壳体、行星架和行星轴的采煤机刚柔耦合模型进行仿真,得到相应结构件的应力水平。研究结果表明:A型螺旋滚筒的截割阻力矩和功率消耗均大于B型螺旋滚筒;采用B型螺旋滚筒与MG400/951-WD型采煤机进行配套后,采煤机关键零件的受力状态能够得到明显改善。对定型后的采煤机在生产过程中进行跟踪,并对所用分析方法的准确性进行验证。研究结果可为螺旋滚筒截割性能的综合评价以及采煤机运动参数的合理匹配提供一定参考。

新型阶梯滚筒截割性能研究

针对薄煤层采煤机截割夹矸煤层效率较低的问题,研究了一种新型阶梯滚筒。为分析新型阶梯滚筒的截割性能,采用非线性软件LS-DYNA对传统滚筒与新型阶梯滚筒进行截割煤岩仿真研究,分析传统滚筒与阶梯滚筒截割煤岩时所受的截割及进给扭矩。研究结果表明:在截割效率相同的情况下,除第一刀,阶梯滚筒截割煤岩时所受的截割及进给扭矩均小于传统滚筒,说明该新型阶梯滚筒的截割性能比传统滚筒更加优异。

速度对掘进机钻进状态截割性能影响的研究

为了进一步研究纵轴式掘进机截割性能,采用理论与计算机仿真分析的方法,以生产率、块煤率、截割头载荷大小与波动这些截割性能指标为研究对象,利用lsprepost后处理软件绘制了截割头载荷曲线图,深入研究截割头在不同转速与钻进速度下截割煤壁时,这2个参数对掘进机截割性能的影响。