基于Pro／TOOLKIT的截割头截齿及齿座虚拟装配

通过建立单个截齿及齿座的定位模型,应用PROE的二次开发工具包Pro／TOOLKIT、VC＋＋和数据库技术,开发出掘进机截割头截齿及齿座的虚拟装配程序。该程序只需输入所有截齿定位模型的参数数据,即可得到整个截割头截齿与齿座的装配体。由此装配体能确定各个齿座的安装平面。进而得到满足设计要求的截割头头体,实现整个截割头的虚拟装配。为质量高、性能好的掘进机截割头的研发提供了一种高效、快捷的途径。     

基于ADAMS／VIBRATION的采煤机截割部振动特性研究

建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型;利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究;确定了对系统整体性能不利的模态振型和频率,发现截割部电机对系统振动的影响较大;并找出了截割部高速端惰轮轴处轴承失效的主要原因;为有效地抑制采煤机截割部的振动和对其进行局部结构优化提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

镐形截齿截割不同硬质岩石的随机载荷模拟

在假设截齿的截割阻力和牵引阻力服从Gamma分布、侧向力服从正态分布并考虑其相关性的条件下,运用随机过程理论通过MATLAB编程对其进行计算机模拟。结果表明,三向力随谱氏系数_厂呈剧增趋势;牵引阻力是栽荷最大峰值的最大分力。通过模拟,可单独研究某一参数对截齿截割性能的影响,从而部分地替代实验和工程实测,节省大量的实验费用。     

采煤机截割部行星架的可靠性分析及优化设计

本文首先应用三维实体建模软件Pro／E、通用有限元分析软件ANSYS和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了采煤机截割部虚拟样机模型,对其进行了动力学仿真分析,得到了行星架所受的外载荷并编辑生成载荷文件;然后将载荷文件导入ANSYS中,施加载荷和边界条件后,进行有限元分析,得到了行星架应力分布及变形情况;最后应用疲劳分析软件Nsoft对行星架进行疲劳寿命分析,得到了行星架的寿命情况。根据分析结果,应用ANSYS的优化设计模块对其进行优化设计,为采煤机截割部行星传动系统的可靠性设计提供了重要的依据。     

掘进机截割头辅助设计软件的研究与开发

针对目前国内掘进机截割头设计大多凭经验进行以及截割负载的非线性、时变性和强耦合等特点,通过对纵轴式掘进机截割头的分析与研究,建立了截割头负载的瞬态动力学模型;基于VC＋＋和MATLAB联合开发了用于掘进机截割头设计和负载计算的计算机辅助设计软件。应用此软件可以获得截割头载荷波动曲线及波动系数、生成截割头瞬时负载的文本及截割头三维参数化实体模型,以评价截割头设计的合理性并进一步指导截割头的优化设计;解决了掘进机截割头设计中盲目缩放几何尺寸及其负载计算因人而异造成设计与计算结果迥异的问题;为新型截割头的研发及对现有机型的改进提供了新的方法和手段。软件界面友好、操作简单、方便实用,使基于科学方法的截割头计算机辅助设计在工程中的应用和推广成为可能。     

采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托,研究了计算机虚拟仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施,大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性;发现了该采煤机截割部的薄弱环节,如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等;在仿真的基础上对壳体结构进行了改进,得到了优化的采煤机截割部传动机构,保证了截割过程的可靠性,对降低研发成本,节省研制时间,提高产品质量具较强的实用价值。     

硬岩掘进机振动特性研究

基于Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型。施加外部激励,利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究,确定出回转台在截割硬岩载荷激励作用下的响应,得出对系统整体性能不利的模态振型和频率;并与减速机构转动频率进行比较,为掘进机截割部的振动提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

连续采煤机工作面硬质包裹体分布的模拟研究

短壁工作面上硬质包裹体的分布直接影响连续采煤机的截割阻力、机器振动、工作噪音和截割的经济效益。文章在假定包裹体的几何形状为旋转椭球体的情况下,对长轴尺寸服从均匀分布、正态分布、指数分布、威布尔分布、伽玛分布和贝塔分布下的硬质包裹体在煤层中的分布进行了计算机模拟,并分析了各种情况的特征,为了解连续采煤机工作面硬质包裹体的分布、研究其截割过程和机器的工作性能创造了条件。     

螺旋钻采煤机钻头载荷的模拟研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头的力学特征和动力学行为,通过截齿受力分析,给出了单个截齿上各阻力的计算方法.在此基础上建立了钻头三向载荷的数学模型,利用编制的计算机程序,模拟得到了在不同煤岩、不同结构参数下钻头的载荷曲线.结果表明,钻头载荷存在明显的波动,且载荷大小随煤岩硬度的增加而增加,随钻头直径的加大而增大；在钻头直径一定情况下,钻头的锥角越大,钻头的载荷越大.研究结果对于合理选择螺旋钻采煤机、正确地确定钻头的结构参数、改善螺旋钻采煤机的性能、提高钻采效率有重要的意义和参考价值.     

掘进机截割硬岩时镐齿磨损特性试验研究

为了研究掘进机镐齿在截割时的磨损特性,开展独头掘进与诱导开挖下的掘进试验,对比分析不同工程条件下截齿的磨损失效情况。结果表明,在掘进机硬岩掘进过程中,由于截割头的形状导致截齿的受力状况不一样,截齿的磨损程度也不相同,处在圆角区的截齿磨损情况最严重,圆锥区的截齿受损最轻微;在诱导开挖条件下,截齿的质量磨损减小,截齿的使用寿命得到提高。     

基于MATLAB/GUI的采煤机工作机构载荷计算软件的开发

采煤机工作机构的载荷是采煤机设计与分析的一个重要指标,有效、准确地对采煤机滚筒载荷进行计算至关重要.基于Matlab语言.利用其强大的运算功能以及简洁、直观的GUI人机交互界面,设计出了人机交互友好、使用方便的采煤机工作机构载荷计算平台.并且对究煤集团＂含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部可靠性研究＂项目中采煤机工作机构的载荷进行了模拟和验证,得出该计算软件是可靠的,对处理复杂非线性载荷具有重要参考价值.     

螺旋钻采煤机螺旋钻杆失稳条件研究

通过考虑动能和势能对螺旋钻杆屈曲的影响,运用能量法研究了螺旋钻杆最大转速与螺旋屈曲时临界轴向力间的关系,建立了螺旋钻杆和轴向临界力间的数学模型。研究表明：螺旋钻杆的失稳条件符合实际,对螺旋钻采煤机设计具有十分重要的指导意义。     

带式输送机侧向稳定性的建模仿真

针对实际工况中大型带式输送机的跑偏问题，建立了带式输送机侧向动力学模型，其特点是综合考虑了带的粘弹性、带和物料重力的复位力和调心托辊的纠偏力。利用VC＋＋6．0对系统的状态方程编程求近似解，并对实际系统进行仿真，绘出二维图形显示动态参数值，得出了最大跑偏量，使结果直观，也证明了动力学模型的正确性。     

基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.