刀形截齿截割阻力的理论和试验研究

根据刀形截齿截割破碎煤岩过程的宏观现象，应用拉破坏理论建立了刀形截齿截割破碎煤岩的理论模型，从而导出了截齿截割煤岩时的断裂角和截割阻力的理论表达式。试验结果表明。

镐型截齿截割阻力谱的分形特征与比能耗模型

为给出镐型截齿的截割性能的评价方法,应用分形理论分析旋转截割实验台所测得的截割阻力谱,探究截割阻力谱的分形特征与安装角及切削厚度的关系。基于实验测得的轴向阻力谱和功率谱建立镐型截齿的比能耗与安装角和切削厚度的关系模型。结果表明:在实验条件下,截割阻力谱盒维数和比例系数与安装角均呈二次函数关系,与切削厚度呈指数关系;截割比能耗与截齿半锥角和安装角三者互相制约。半锥角增大时,使比能耗减小的最佳安装角区间变小;半锥角减小时,使比能耗减小的最佳安装角区间变大;半锥角一定时,截割比能耗与安装角呈二次函数关系,随着安装角的增大先增大后减小,存在使截割比能耗最小的最佳安装角;截齿比能耗与切削厚度成指数关系,随着切削厚度增大而减小。该研究证明分形特征与比能耗在评价截割性能上的一致性,为采煤机高效截割与性能的评价提供参考。

不同工况下采煤机截齿截割阻力实验研究

针对采煤机在不同工况下的截齿截割阻力的变化特性及斜切进刀工况下事故频发的状况,该文设计了由贴应变片插入式测量截齿和无线信号采集模块等组成的截齿截割阻力在线实验方案。将该方案用于MG400/930-WD型采煤机,在某大型采掘装备研究中心进行截割实验,得到了不同工况下采煤机截割阻力的变化曲线。分析实验结果可知,各截齿截割阻力在斜切进刀和正常工况下均为"间歇周期"变化,在单个周期内截割阻力先增大后减小,且增大和减少过程中呈波动变化;截割阻力在斜切进刀工况下先增大后减小,正常工况下较为稳定;在斜切进刀工况下,各截齿最大截割阻力数值及其出现的位置均不同,越晚参与截割的截齿出现最大截割阻力的位置越靠后,数值也越小,最大相差0.4 k N;斜切进刀工况下各截齿开始参与截割时,采煤机位置差异较大,最早与最晚位置相差约11.0 m;斜切进刀工况下的最大截割阻力达到6k N,约为正常工况下的6倍。该文实验方案可为采煤机斜切进刀工况下事故频发原因分析和截割部设计提供实验依据。

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。

采煤机斜切进刀工况下截割阻力特性研究

针对现有比例算法与功率算法等在计算采煤机斜切进刀工况下截割阻力的不足,从截齿截入煤壁深度入手,分析了截齿参与截割的判断条件,推导了截齿切削厚度、截割阻力的理论计算方法,并利用MATLAB进行了模拟;设计了截割阻力的试验测试方案,进行了试验研究;对比分析了理论模拟与试验结果,两者在周期性、变化趋势、数值特性等方面基本一致,验证了理论分析的正确性和试验的可行性;依据对边界位置关键截齿的分析,确定了斜切进刀工况下采煤机危险截割位置为S=1.25×10~4~1.31×10~4mm。能为分析斜切进刀工况下采煤机滚筒载荷的变化情况,改善采煤机实际操作、预测事故发生等提供理论和试验依据。

截齿截割阻力的实测方法及其结果分析

为了防止截齿过度磨损造成截割工况的恶化,对刀形齿、镐形齿的截割阻力波形、概率密度、频谱等曲线以及两种齿形的实验数据进行对比分析。结果表明:在截割阻力相同的情况下,镐形齿具有不易被击碎、齿耗低、耐磨等优点,其综合性能优于刀形齿。

镐型截齿截割阻力序列的混沌分形维数与能耗

为更好地评价截齿截割性能,根据镐型截齿截割阻力实验曲线,利用功率谱法定性地分析截割状态的混沌特征,给出了截割阻力序列混沌分形维数与能耗和盒维数码尺的关系,应用MATLAB定量求出两种安装角度截齿截割阻力时间序列的盒维数。结果表明,45°安装角截齿的截割阻力盒维数及能耗大于40°安装角。建立的截割阻力维数、能耗模型,为滚筒式采煤机的截割理论研究和设计提供了新的方法和途径。

采煤机截齿截割阻力试验研究

为研究采煤机工作状态下截齿截割阻力变化特性,设计了截齿截割阻力试验方案,并应用该试验方案,进行了斜切进刀工况和正常工况下的模拟截割试验,得到了截割阻力试验变化曲线。分析试验结果可知:在斜切进刀和正常工况下各截齿截割阻力均为间歇周期分段变化,且在单个周期内会出现波动;截割阻力在斜切进刀工况下整体上先增大后减小,但在正常工况下,整体较稳定;在斜切进刀工况和正常工况下,截齿截割阻力均会出现一些突变,斜切进刀工况下最大截割阻力可以达到6 700 N左右;在斜切进刀工况下,各截齿开始参与截割的位置差异性较大,最大相差约1.10×104mm;能为采煤机斜切进刀工况下事故频发的原因提供试验依据,为截割部的设计提供试验数据。

影响煤截割阻力的因素

本文重点探索了煤炭截割阻力影响因素,以煤炭截割强度、脆性、破碎性几个指标为研究对象,求得了煤炭截割强度的计算方法.并对煤的脆性程度的评价,截割时破碎性的评价进行了分析研究,为采煤机械的设计计算、选型应用、发挥机器的最大效益,提供了理论依据.

测试坚硬煤层截割阻力合理选型刨煤机

以坚硬煤层截割阻力的测试,结合全自动刨煤机在大同煤矿集团公司晋华宫矿坚硬煤层成功开采之例,进行坚硬煤层截割阻力的测试和可刨性效果分析,选择合理的刨煤机。

坚硬煤层截割阻力的测试和可刨性研究

以全自动刨煤机在大同煤矿晋华宫矿坚硬煤层成功开采为例,简述坚硬煤层截割阻力的测试和可刨性效果分析,提出建立和制定我国煤层截割阻力测试的方法和规范建议。

煤矿全断面(矩形)掘进机的截割阻力分析研究

目前煤矿领域掘进巷道截面形状基本为矩形,采用悬臂式掘进机或掘锚机的分断面掘进,制约了煤矿生产,不适应形势发展,故急需研制一种煤矿全断面(矩形)掘进机。该全断面(矩形)掘进机与煤矿巷道掘进使用的悬臂式掘进机和掘锚机的截割机理及推进方式均不一样,通过理论分析及两年多的试验重点研究了煤矿全断面(矩形)掘进机的截割阻力,为减小截割阻力,对全断面(矩形)掘进机进行了优化改进设计,实际试验表明,改进后的全断面矩形掘进机已取得了较好的效果。

采煤机作业运动参数对截割阻力的影响研究

针对采煤机受到的截割阻力较大,影响煤矿的开采效率及采煤机工作的稳定性的问题,采用试验分析的方式研究滚筒转速及牵引速度对截割阻力的影响,为采煤机进行含煤岩界面的煤层开采提供理论指导,从而选取优化的作业参数,提高开采效率。

掘进机截齿在不同工况下的截割阻力分析

基于掘进机在进行截割的过程中,由于煤岩的复杂多变,容易引起截齿的载荷变化,引发截割头振动的问题,针对掘进机截割两种典型的工况,采用非线性的动力学分析软件对横截及钻进两种不同工况下的截割阻力进行仿真分析,获得截齿的受力变化特性,为掘进机的减震设计及优化使用提供参考指导。

悬臂式掘进机截割头截线距对截割性能的影响分析

悬臂式掘进机进行煤矿截割的过程中,针对截线距对截割性能的影响作用进行分析,从而提高煤矿的截割效率。采用离散元分析的形式建立不同截线距的模型,并对截齿的截割阻力、截割阻力波动系数、截割比能耗进行分析,从而选取最优的截线距参数,提高煤矿的截割效率。

不同因素下掘锚机滚筒截割性能仿真分析

为研究不同因素下掘锚机滚筒的截割性能,分别对不同转速、煤岩硬度和振动现象下滚筒截割的动态过程进行仿真分析。通过对截割阻力、波动系数、截割比能耗、底板平整性和力在截割面后方煤壁的传导进行分析,得到不同因素对滚筒截割性能的影响。研究结果表明:滚筒受到的截割阻力随煤岩硬度的升高而增大;振动对滚筒截割阻力也产生一定影响,相较于煤岩硬度,振动对滚筒截割阻力的影响要小;波动系数与截割比能耗随着煤岩硬度的升高及振动的产生而增大。衡量底板平整性的3项指标为最大间隙值、煤岩标准差与平整度,其均随滚筒转速的提高而增加;滚筒在截割过程中,位于煤岩两侧的颗粒受到的力要比位于中间的稳定,当颗粒未受到约束时,记录点载荷由上至下逐渐减小,由前至后逐渐减小。

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。

基于RBF-PID的掘进机截齿动载荷平稳性控制方法研究

依据实际情况,运用有限元仿真对掘进机截割头水平截割、垂直截割与纵向钻进工况进行仿真。通过对仿真结果进行统计,得到了各截齿在截割过程中截割阻力的大小,并运用仿真结果对截割阻力计算公式进行了修正。通过建立多目标优化模型,运用NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到了不同煤岩硬度下的最优截割参数。以上述研究为基础,提出了基于RBF-PID的掘进机截齿动载荷平稳性控制方法。采用MATLAB与AMESim联合仿真,搭建了截割头转速与摆速控制模型,通过仿真并分析仿真结果,验证了所提出方法的可靠性。

截齿截割煤岩的LS_DYNA仿真模拟

研究应用LS_DYNA软件进行煤岩截割破碎仿真的程式与方法,对悬臂式掘进机截割头上镐形截齿截割煤岩进行仿真模拟,在hypermesh中建立有限元网格模型,调用LS_DYNA971求解器进行求解,研究不同切削角对截齿截割阻力的影响以及切削厚度与比能耗之间的关系,并与常用的截齿截割阻力公式计算结果相比较,仿真结果证明了建模方法的可行性与正确性;最后得出截割阻力最小时的最佳切削角以及切削厚度与截割比能耗之间的关系.研究工作为截齿截割煤岩的动态建模及仿真提供了新思路.

截割角和截割线速度对镐型截齿截割性能的影响

为深入研究截割角和截割线速度对截镐型齿截割性能的影响,运用PFC^(3D)离散元软件建立镐型截齿与煤壁模型,将切削厚度恒定为10 mm,截割距离为20 mm,对不同截割角与截割线速度进行直线截割仿真,对煤壁内部的微破坏、截齿载荷以及截割比能耗进行分析。结果表明,截割线速度越大,对煤体的剪切破坏越明显,截割角影响煤壁微破坏程度与裂纹扩展方向;随着截割线速度的增大,截割阻力均值与截割比能耗均呈先减小后增大的趋势;截割角为40°时截割阻力均值明显较大,但截割比能耗较小,与50°接近;截割角为55°时截割阻力均值较小,但截割比能耗明显较大,截割效率低。综合考虑,截割线速度应取3~4 m/s,截割角应取45°~50°为宜。