采煤机镐形齿受力的计算机模拟分析

以试验数据为基础,对采煤机镐形截齿实际工况的煤层和镐形截齿受力建立数学模型;对镐形齿受力进行计算机模拟,且模拟的曲线反映截齿随不同参数的变化。从而为分析截齿的失效形式、截齿加工和设计打下基础。     

基于EDEM截齿自旋转性能研究

为了研究镐形截齿的自旋转性能,针对普通镐形截齿和肋式镐形截齿进行了离散元仿真。通过在SolidWorks三维制图软件中对2种镐形截齿进行了建模,利用EDEM仿真软件对被截割的煤岩体进行了建模和参数设置,对2种截齿进行了截割煤岩体的仿真,通过分析截割过程中的切屑流出情况、截割过程中颗粒的流向以及截割过程中的受力情况,结果表明肋式镐形截齿的自旋转性能优于普通镐形截齿。     

截煤降尘的研究

<正> 美国矿业局双城研究所截煤工艺组正在研究截煤时减少产生初始粉尘的方法。矿业局当前对截齿特性的主要研究是要确定镐形截齿的磨损对产生初始呼吸性粉尘、能量和截割力的影响;研究增强截齿旋转性以提高刀齿寿命的镐形截齿最好的安装条件以及对扁形刀齿和镐形刀齿进行对比。截齿磨损影响装有镐形截齿的连续采煤机其采煤量占美国井下煤产量的一大半。有多种锥形截齿可供     

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。     

不同锥角对镐形截齿耐磨性能的影响

针对掘进机工作时截齿磨损严重,造成大量经济损失的实际,为了探究影响截齿磨损的因素,利用ABAQUS软件的显式动力分析模块对掘进机用镐形截齿的截煤过程进行了数值模拟,得到了不同合金头锥角镐形截齿在截割煤体过程中的应力分布云图以及截割全过程的应力曲线。     

肋板形镐形截齿的优势分析

肋板形镐形截齿是普通镐形截齿在形式上的改变,通过对普通镐形截齿和肋板形镐型截齿的静力分析,证明了肋板形镐形截齿的可行性;并通过理论分析,说明了肋板型镐形截齿相对于普通镐形截齿具有的优势。     

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。     

镐形截齿与刀型截齿的数值模拟比较研究

采煤机的镐形截齿和刀型截齿是采煤机截割过程中的重要组成部分,是研究截割煤岩体的过程中的重要依据。为了比较两种刀具的截割性能,使用颗粒流软件PFC~(3D)对镐形截齿和刀型截齿截割煤岩体的过程进行了数值模拟仿真分析。实际分析结果表明,软件PFC~(3D)能够更为直观地观察煤岩体破碎过程中的微观过程,有利于研究煤岩体破碎的微观过程。本次数值模拟仿真对比了两种刀具的优劣,对后续的采煤机安装截齿有一定的指导意义。     

基于PFC3D的镐形截齿截割煤层的离散元分析

截齿作为与煤岩直接作用的刀具,其截割性能优劣直接影响着采掘装备的工作效率,其受力形式较为复杂。采用离散元分析软件PFC3D模拟镐型截齿的破煤过程,旨在研究镐型截齿的受力形式,以及镐形截齿的受力大小与煤层截割厚度的关系,为后续采掘装备截割性能的研究提供依据。     

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.     

基于ANSYS的采煤机镐形截齿截割动态分析

主要借助ANSYS软件中的LS-DYNA模块,对采煤机截齿截割煤层作业过程构建三维有限元模型,通过对镐形截齿割煤过程的动态分析,得到截齿能量、速度等参数的时间历程曲线,并对截齿安装调度对割煤效率的影响进行分析,得到割煤效率最高的截齿安装角度,为优化采煤机截齿设计提供参考。     

不同截割状态下镐型截齿侧向力的实验与理论模型

为建立不同截割状态下镐型截齿侧向力的数学模型,依据截割机理与力学原理分析截齿的截割工况及侧向力的力学特征,在不同的截割状态下,采取截割侧向力与碾挤压附加侧向力有条件叠加的方法,建立了侧向力数学模型;对不同倾斜角和切削厚度截齿侧向力的载荷谱进行频域频谱分析和时域分解,利用最小二乘法反求侧向力模型中的关联性系数,综合修正理论模型。结果表明:侧向力由截割和碾挤压附加侧向力构成,侧向力模型可以综合反映截齿参数、煤岩性质和工作参数的量化关系;实验验证了理论模型的本构关系和定量的准确性,侧向力高频载荷随机变化程度与倾斜角关联性小,低频载荷幅值的主要成分0 Hz稳态值与倾斜角成正比关系。该研究为解决工作机构轴向力平衡等问题,改善设备稳定性提供有效的分析方法和基础。     

层理和裂隙对镐型截齿破煤的影响

采用分形理论对煤岩裂隙的长度和数量的关系进行分析,并考虑层理和裂隙在煤岩中的分布特征,建立了层理与水平面呈0°、30°、60°、90°夹角时的煤岩三维模型,应用动态仿真模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别对镐型截齿截割均质煤岩和不同工况下的含层理和裂隙煤岩进行动态仿真模拟,研究表明,镐型截齿破煤时所受到的截割力随截割厚度的变化而变化,呈现出先增大后减小的变化趋势;镐型截齿截割含层理和裂隙煤岩时所受到截割力的平均值、最大值和均方差均小于镐型截割均质煤岩时的截割力,这与煤岩层理和裂隙有助于镐型截齿破煤的实际情况相符;当层理与水平面呈0°夹角时,镐型截齿受到的截割最小,随着层理与水平面角度的增加,截割力平均值均有所增加,说明煤岩中层理和裂隙的分布情况对镐型截齿破煤也有一定的影响。     

煤矿采掘机械铸钢截齿研究

煤矿资源是我国现代化建设无可取代的一次性能源,高产高效开采是经济建设的有力保障。对于现代化采煤,采掘机械的截齿耐磨性直接影响煤炭生产,因此采用新材料,用"铸钢"代替焊接生产采煤机截齿,合理设计截齿布置及截齿结构具有重要意义。文章通过对采掘机械截齿性能影响因素的分析,提出应用铸钢截齿的优越性,提高了截齿的可靠性,降低齿耗占吨煤成本中的比例,提高采煤机有效工作时间。     

采煤机滚筒与块煤率的关系分析

根据采煤机截煤理论,采煤机截煤块度的大小与截齿的截割厚度、截齿的排列方式、滚筒转速等有很大关系。通过对块煤率的数学描述,找出了影响块煤率的主要因素,并研究了采煤机滚筒的结构,分析了其各参数对块煤率的影响,得出了提高块煤率的方法。     

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。     

基于ABAQUS模拟镐形截齿截割脆性煤岩

根据镐形截齿截割煤岩工况,利用ABAQUS软件的动力学显式有限元方法对镐形截齿的动态截割煤岩过程进行了数值模拟。动态模拟分析了镐形截齿在截割煤岩过程中的应力分布、三向力、煤岩应力场及其断裂路径等。模拟结果表明镐形截齿的应力及三向力突变主要与块状煤岩的脆性崩裂有关,截割面的块状煤岩崩裂路径与水平面夹角近似30°,与截割方向垂直平面的煤岩破裂路径呈抛物线形。     

采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型

针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。     

采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型

针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性,以及复杂煤岩占比和岩层位置辨识的差异,致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况,影响其可靠性和智能化技术水平。截割煤岩载荷特征及其关联截割状态的模型可以预测、修正和决策采煤机截割行为,提升采煤机智能化程度。借鉴多信息实时修正记忆截割与煤层三维地质信息建模等方法,提出了采煤机自主调高-调速二元协同控制模式及截割状态关联特征模型,考虑煤岩赋存条件以及滚筒相对煤岩层的位置和工作参数,划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态,分析截齿截割煤岩的过程与状态,构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型,给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法,通过旋转截割实验验证截割煤岩载荷特征模型的准确性。根据截割顶、底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律,结合截割状态的关联载荷特征模型,修正与预测截割状态和岩层位置,确定了修正采煤机调高调速行为协调控制的截割状态特征参量。研究表明:向自由面截割煤岩断裂位置大于逆自由面的,向自由面易于破碎煤岩,且截割载荷与比能耗均小;分别获取截齿截割顶底板载荷增量与方向角,载荷增量均与岩层厚度呈正相关性,但截割顶底板方向存在明显差异;随截割夹矸岩层厚度增加,截齿截割载荷增大,且截割载荷与夹矸位置呈抛物线关系;给出截齿垂直和平行层理截割力特征值占比的度量,反映截割顶板易于截割底板的特征;截齿向自由面截割煤岩理论和实验的截割阻力功特征值、断裂位置和断裂崩落线与截割点垂线夹角的平均误差分别为3.10%,3.37%和8.07%,验证了截割煤岩状态特征量数学模型的正确性。该研究通过给出融合载荷特征的截割状态修正与煤岩状态识别的理论基础描述,为进一步精准实现智能化采煤机调高-调速二元协调控制提供了借鉴。