基于镐形截齿侵入试验的矿岩可截割性研究

判定矿岩可截割性是悬臂式掘进机机械连续开采技术在矿山研究应用的基础与关键问题,也是决定掘进机能否有效经济破岩的基本要素。针对国内可截割性的概念和指标缺少统一共识性结论的问题,提出了基于镐形截齿侵入试验的矿岩可截割性指标与评价方法。利用自主研发的截齿侵入试验平台,设计了标准截齿侵入试验方法与试验流程,对试验平台、岩样制备、侵入截齿、截割厚度、截割角、试验次数等均进行了标准化设计。通过对实际矿山悬臂式掘进机机械掘进工业试验数据和镐形截齿侵入试验获得的可截割性评价结果进行对比,证明了基于镐形截齿侵入试验评价矿岩可截割性的准确性。本方法中只要能够获取到用于开展截齿侵入试验的岩样即可评价出矿岩可截割性,创新了地下非煤矿山矿岩可截割性评价方法,弥补了传统仅靠岩石单体强度来经验判断矿岩可截割性的缺陷,适用于我国地下非煤矿山悬臂式掘进机机械破岩可行性的科学评价。

镐形截齿截割煤岩过程的数值模拟分析

截齿是煤矿采掘机械的关键截割部件,为了研究截齿合适的截割参数,提高煤岩截割的效率,利用Drucker-Prager塑性本构模型与Shear Damage损伤模型建立了镐形截齿截割煤岩的三维有限元模型,分析了不同截割角度、截割深度及相邻截齿间距下,截齿受到的平均切向力、比能耗和煤岩体上的应力分布特征。为镐形截齿的截割工艺优化提供了理论参考,有利于缩短截齿优化设计周期。

基于投影轮廓法的镐形截齿峰值截割力模型研究

为精确预测镐形截齿峰值截割力,在考虑合金头、镐体结构和安装参数影响的基础上,采用改进的投影轮廓法,提出用于估算镐型截齿峰值截割力的理论模型。基于不同切削条件下的实验结果,通过引入其他4个现有的理论模型作为对比,评估本文模型的峰值截割力预测性能。对比发现,该模型理论结果与试验值的相关系数最高,均方根误差最低,可以更准确地预测镐形截齿峰值截割力。

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。

采煤机镐形截齿受力分析及结构优化

对MG300/710-WD采煤机的镐形截齿进行了受力分析,并讨论了镐形截齿的破煤机理。在静力学分析的基础上,以镐形截齿齿尖的圆锥半角和圆孔半径为设计参数,以最大等效应力和质量为目标参数,对镐形截齿进行了优化设计,并得到了更为合理的镐形截齿结构。

镐形截齿破煤截割力的计算及影响因素分析

根据煤岩体的抗压强度 ,给出了镐形截齿破煤过程中截割力的计算公式。煤岩截割试验结果证明了截割力公式基本正确 ,在此基础上对破煤过程中镐形截齿截割力的影响因素进行了分析。

基于截槽非对称条件镐形截齿的截割力学模型

针对多齿重复截割、截槽非对称的实际截割条件,建立了非对称截槽的截割力学分析模型和数学模型,分析了截割深度与崩裂角的理论和实验关系,并提出了采煤机滚筒叶片截齿轴向倾斜布置的理论依据和倾斜角度的取值范围,为滚筒截割性能的分析,尤其对硬煤截割滚筒的截齿设计和截齿安装姿态参数诸如水平旋转角、切向安装角、轴向倾斜角的确定具有理论指导意义.

采煤机镐形齿与刀形齿截割力试验分析

为分析镐形齿与刀形齿的截割力的关系 ,自制试验台并建立试验测试系统 ,通过对试验数据、理论的分析获得镐形齿的数学模型。

镐形截齿失效原因分析及改进措施

镐形截齿在实际生产过程中极易失效。根据截齿结构、材料选择和截割工况,以及生产现场失效调查统计结果,分析讨论了截齿失效的形式和原因,并提出了几点提高其工作性能的措施。

煤矿镐形截齿的失效形式与对策

镐形截齿是目前国内外采煤及掘进机械上使用最广泛的一种切割工具.镐形截齿的各种失效形式中磨损失效占比最大约为80%～90%而其他形式失效仅占10%～20%,由于传统截齿硬质合金刀头与支承硬质合金刀头的齿体在硬度和耐磨性上差异过大使得实际使用中硬质合金刀头只产生较少磨损而支撑硬质合金刀头的齿体部分却产生了大量磨损支承强度急剧下降最终导致硬质合金刀头脱落是镐形截齿磨损失效的主要原因.在诸多提高截齿使用寿命的措施中分段复合镐形截齿是一种较有发展前途的新型截齿生产制造技术.

钎焊质量对镐形截齿硬质合金头脱落失效的影响

硬质合金头脱落是镐形截齿失效的一种常见形式,其发生的主要原因是钎焊质量。通过对影响截齿钎焊质量的几种因素分析,探寻提高钎焊质量和截齿性能的一些方法措施,为镐形截齿的研制和钎焊工艺控制提供参考。

掘进机镐形截齿的结构优化分析

为了优化镐形截齿结构,实现自身的性能最优,针对复杂煤层开采条件,基于变密度法的拓扑优化理论,以截齿轻量化为优化目标函数,以满足强度和使用寿命要求为约束条件,对掘进机镐形截齿的刀杆进行拓扑优化、结构改进和参数优化,并对参数优化后的镐形截齿进行强度和疲劳寿命验证。

镐形截齿截割磨损研究

为了研究镐形截齿截割夹矸煤岩时截齿磨损的关键因素,对镐形截齿磨损形式进行分析,得出镐形截齿截割夹矸煤岩的磨损机制,根据夹矸煤岩的物理特性配制试验煤样,通过对镐形截齿结构的分析,并在牛头刨床上进行镐形截齿截割试验。试验结果表明,镐形截齿截割夹矸煤岩时齿身上部磨损较剧烈,有明显的磨损划痕,且划痕偏向基本一致,合金头一侧有大块崩落,其余部分有可见裂纹。试验得出镐形截齿截割夹矸煤岩的磨损特性,对镐形截齿的设计及应用具有指导意义。

镐形截齿感应热处理后硬度组织分布的计算机模拟及实验验证

采用梅尼尔模型与有限元模拟相结合的方法,对感应热处理后截齿的硬度以及组织进行了预测预报,并对模拟结果进行了实验验证。在模拟过程中以普通加热近似处理感应加热,通过合理选择钢的热物性参数、换热系数,表明模拟结果和实验结果有很好的一致性。

镐形截齿应力分布规律研究

利用有限元分析软件ANSYS对AM50型掘进机的镐形截齿进行应力分析得出镐形截齿的应力分布图。为了解镐形截齿内的应力分布规律,进一步改善镐形截齿的受力状况,提高镐形截齿设计质量和延长其使用寿命找到一条途径。

采煤机镐形截齿负荷的数学模型建立分析

根据镐形截齿锋利程度的不同、截煤工况及镐形齿截煤时在圆锥头破落轨迹建立2种不同的数学模型,并分析各种模型的特点。从而确立镐形截齿负荷的数学模型合理性,为镐形截齿设计打下基础。

钎焊层屈服强度对镐形截齿整体力学性能的影响研究

镐形截齿钎焊时由于选用的钎料不同,焊接工艺控制也有差异,使得各个截齿钎焊层屈服强度值不同,影响着硬质合金头的焊接质量。讨论钎焊层屈服强度对截齿整体力学性能的影响,探寻合理的钎焊层屈服强度值范围,分析截齿钎焊在钎料选择和工艺控制等方面的影响因素,得出提高其力学性能的措施,对提高镐形截齿实际使用寿命、减少失效和增加矿井生产效益,创新截齿生产工艺等具有较高的理论指导意义和工程实用价值。

从镐形截齿的受力状况分析其结构特点和性能要求

通过对采煤机镐形截齿的使用条件和受力状况分析 ,讨论了有利于其工作的结构特点以及截齿应满足的机械性能要求。

新型分段复合镐形截齿试验研究

镐形截齿的各种失效形式中磨损失效占比最大为80％-90％，而其他形式失效仅占10％-20％．由于硬质合金刀头与支承硬质合金刀头的齿体在硬度和耐磨性上差异过大,使得实际使用中硬质合金刀头只产生较少磨损而支撑硬质合金刀头的齿体部分却产生了大量磨损,支承强度急剧下降,最终导致硬质合金刀头脱落，是镐形截齿磨损失效的主要原因。为解决磨损失效问题提出了新的分段复合镐形截齿的解决方案并给出了制造工艺方法．初步实验结果表明，分段复合镐形截齿较传统截齿使用寿命提高约1．6倍。

钎焊层厚度对镐形截齿整体力学性能的影响研究

硬质合金头脱落是矿用镐形截齿失效的主要表现形式之一,脱落的主要原因与钎焊层的钎焊质量有关。模拟并分析钎焊层厚度对截齿整体力学性能的影响规律,得出合理的钎焊层厚度范围,对截齿生产制造工艺的改进具有一定的参考意义。