EBZ135型矿用掘进机截割头截齿的受力分析及其优化改进

以EBZ135型矿用掘进机为研究对象,在简要分析其截割头整体结构的基础上,利用UG和ANSYS软件分别建立了截割头的三维几何模型和有限元模型,对其EBZ135型掘进机截割头截齿进行受力仿真分析.结果发现,截割头中36个截齿的受力存在明显的不均匀性,不利于掘进机的稳定与可靠运行.基于ANSYS软件对截割头截齿的排列方式进行优化改进,使得截齿之间的受力变得更加均匀.将改进方案应用到掘进机工程实践中,设备的故障率明显降低,取得很好的实际应用效果.     

掘进机截割头不同截齿间距下掘进效果的分析

掘进机截割头是截割作业的直接接触部件,在截割过程中,截齿间距的不同,造成截齿的受力及寿命不同,引起截割头的振动.对截割头球冠段的截齿间距进行优化设计,采用ABAQUS软件对不同截齿间距的掘进进行仿真分析.结果表明,优化后的截齿间距截齿受力整体有所减小,分布更加均匀,从而可以提高截齿的使用寿命,提高掘进机的工作效率.     

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.     

硬岩掘进机截齿承载能力的计算

以硬岩条件下单个截齿受力为基础,分析了掘进机截割头用于截割岩石的载荷大小及其作用形式,并通过截齿截割机构各参数与截齿受力之间的关系模型给出了截齿受力的计算方法。     

煤矿用悬臂式纵轴掘进机截割头截齿布置研究

对煤矿用掘进机截割头截齿布置进行研究,用等螺旋升角螺旋线布置截齿,综合考虑截割头运动工况以及煤岩的性质,求取截割头的最佳截线间距,根据截齿切削面积相等原则确定截齿的截线数,最终给出确定截齿最佳分布的方法.针对具体的某掘进机截割头,采用给出的方法进行了布齿分析与计算.     

基于载荷波动最小的掘进机截割头截齿排列参数优化设计

根据单个截齿受力模型和计算公式,确立了截割头横摆截割时载荷波动的计算方法。通过分析截齿排列参数对截割头栽荷的影响,提出了降低载荷波动的策略,建立了基于载荷波动最小的截割头截齿排列参数优化设计数学模型。采用序列二次规划(SQP)方法编写了优化设计程序,并对某型号掘进机截割头的截齿排列参数进行了优化设计。优化前后统计数据表明,截割头的载荷波动明显降低,提高了掘进机的工作可靠性。     

基于数值分析的掘进机截割结构的研究

通过对掘进机截割头受力状态进行分析,得出“钻进工况下参与截割各截齿受力不同,且截割阻力也呈周期性变化”的结论;通过LS-DYDA仿真不同截齿角度及截线间距条件下截割头钻进工况的截割阻力及截割力矩,得出了“通过对截割头参数优化可有效降低阻力峰值及其波动幅值,增强截割头工作平稳性、可靠性,从而延长了截割头的工作寿命”的结论。     

掘进机不同参数截割头截割特性的分析

针对掘进机截割部截齿寿命低、截割效率低的问题,在分析截割头结构及其掘进过程中常见问题的基础上,基于Pro/E搭建三维模型,对不同旋转角、切削角情况下截齿的受力情况进行仿真分析。经分析,得知当切削角在48°～52°的范围之内、旋转角范围在8°～12°之间时截齿所受外力较小。     

掘进机截割头截齿的布置研究

为进一步提升掘进机的掘进效率,降低掘进能耗,保证最终巷道的成型质量,重点对掘进机截割头机器截齿的布置参数进行理论分析,尤其是对截齿截割角度的优化采用数值模拟手段进行分析,主要从单齿截割工况和多齿截割工况下的数值模拟截割头的受力、能耗等因素确定最佳截割角度,为煤矿高效生产奠定基础.     

EBZ-260型掘进机截割头截割性能研究

通过对EBZ-260型掘进机截割头的截割性能进行分析和研究,深入了解和掌握了相关截割头的数据参数、设计结构及载荷等情况,进一步研究了截割头的受力情况、形状结构及其截齿运行轨迹及安装分布等特性,可为截割工作提供必要的数据参考及理论基础,有利于重要部件的有限元分析,对研究掘进机整机受力的情况、截割的性能、所具备的可靠性及稳定性等方面具有重要作用.     

EBZ-135掘进机截割头的优化设计

为解决掘进机在实际横切和钻进工况下截割头振动严重导致掘进效率低的问题,基于ANSYS仿真软件对设备在两种工况下各个截齿的受力情况进行分析,结合仿真结果对五个区段截齿的截线距结构参数进行优化,最后基于ANSYS仿真软件对优化后截割头各个截齿受力情况及差异系数进行对比,验证优化的效果.     

掘进机截割头齿座定位专用机器人

根据掘进机截割头表面截齿的排列形式,分析截齿齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定,进而设计出掘进机截割头齿座定位专用机器人,用于提高掘进机截割头齿座的定位精度。介绍了这一定位专用机器人的整体结构和手部结构,并给出了应用这一定位专用机器人后掘进机截割头齿座的定位过程。     

高压水射流辅助掘进机截齿截割实验研究

高压水射流辅助掘进机截齿破岩能有效降低截齿受力,在分析适合掘进机截割头水射流配置方式的基础上,建立水射流辅助截齿破岩试验台,选定水射流前置式、后置式、中心式三种方式进行辅助破岩实验,分别得到不同水压下的截齿受力减小率和载荷方差,研究表明前置式和中心式射流辅助破岩效果好,后置式射流效果较差,当水压为40MPa时,三种方式截割力分别减少10.97%、13.67%和1.86%,载荷振动都有一定改善。三种截齿中,射流前置式截齿在低水压区出现截割力增长现象;射流中心式截齿旋转密封件易失效,齿尖易磨损;射流后置式截齿截割后,截槽破碎效果最好,可为后一个截齿截割提供便利。     

掘进机截割硬岩的载荷模拟研究

硬岩掘进机已成为目前我国悬臂式掘进机发展的主要趋势,截割头载荷及截割功率问题是硬岩掘进机设计的关键.基于硬岩条件下单个截齿的受力,建立了截割头载荷的数学模型,用Matlab对掘进机截割不同硬度岩石进行了载荷模拟,分析了截割头载荷特性及功率变化规律.结果表明,随着截割对象接触强度增加,截割头的各向载荷均呈非线性的剧增趋势,而转矩及功率随之增加,呈线性变化,所得结论为硬岩掘进机截割功率的选择及整机研制提供了理论依据.     

掘进机截割头配套系统的优化与改进

以掘进机截割头配套设备的受力分析与计算公式为基础,利用计算机仿真模拟,对截割头配套系统进行模拟分析与验算,确立了掘进机截割头配套系统在运行状态下的受力情况以及扭矩值,通过计算与建立坐标模型,分析了截割头切割煤层时的形状,提出对截割头配套系统的优化改进措施,即:通过改变截割头直径的长度,避免截割头切入程度过深造成过载停机;通过选择进口合金材料制成的底座,使掘进机截割头受力均衡,以提高截割头底座的稳定性。     

不同截线距参数对掘进机截割性能的影响研究

基于掘进机截割头性能的好坏会直接影响掘进机的作业效率及煤炭开采的经济性等,分析不同截线距参数对掘进机截割头性能的影响.结果 表明,随着截线距的增大,掘进机截齿的截割力、截割力矩、截割比能耗都逐渐增大,且截线距参数设置不合理时会影响采煤的效果;在截深一定时,存在最优的截线距值,不仅可以很好地发挥煤壁的崩落效应,使崩落的煤...     

掘进机截割机构截割特性的优化研究

针对掘进机在浅薄煤层地质条件下截割机构的截齿磨损严重、使用寿命大幅降低的现状,利用LS-DYNA仿真分析软件建立了截割机构切割过程的仿真模型,对掘进机截割机构的切削角度对掘进机的截割特性的影响进行了仿真分析。结果表明:当掘进机截割机构的切削角度在50°的情况下截割机构具有最优的截割特性。该研究结果可为优化掘进机截齿的截割特性提供理论依据和技术支持,运用该研究结果能显著提高掘进机的工作效率,降低截齿工作时的磨损,提高使用寿命。     

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。     

高压水射流掘进机截割头设计

掘进机是煤矿巷道掘进的主要设备,国内现有的掘进机主要依靠截齿截割,当煤岩硬度较大时,截割头振动剧烈,大大缩短了截齿的使用寿命。为了改善截割头的振动情况,在截割头上引入高压水射流辅助截齿截割,并对高压水射流掘进机截割头关键环节进行具体设计。研究发现,截割头上高压水射流配置方式包括四种:前置式、后置式、中心式和侧置式,其中应优先选择前置式,当水压达到40MPa时,截割头上一般可布置(5~15)个喷嘴,且优先布置在工作环境比较恶劣的球面与锥面的过渡位置。进行高压水射流掘进机截割头截割实验,研究表明所设计的截割头能有效降低截割头振动,当水压达到40MPa时,振幅平均值降低45.6%,且振动更加平稳。     

矿用EBZ200掘进机截割头排布设计及结构性能分析

为了提高掘进机截割头的切削效率和减小截齿的能耗量,采用MATLAB软件对截割头的截齿排布方式进行设计,提升截齿分布的合理性.通过LS-DNYA软件对设计后的截割头与煤炭接触的切削过程进行有限元仿真分析,计算截齿载荷、截齿能耗分别与切削角和旋转角的对应关系及变化规律,得出截齿分布的最佳切削角和旋转角的设计范围.研究结果可为掘进机截割头在工程中的实际应用提供依据.