纵轴式掘进机镐型截齿等寿命研究

论文摘要

本文以纵轴式掘进机镐型截齿的截割机理为研究对象,建立了截割头和掘进机坐标系的数学模型,在此基础上对截齿的轨迹、单齿截割量以及动静态参数进行了分析和模拟,结合计算机辅助分析和设计软件对掘进机截割头的截齿分布以截割量相等为目标进行了优化设计。在已建的掘进机整机数学模型的基础上,通过Matlab软件对其运动轨迹进行求解,给出了掘进机在横摆截割时,位置坐标求解的简化算法,并通过对比验证了简化算法具有较高的精度,可以满足矿井破岩作业的要求。建立截割头破岩的数学模型,利用积分方法并借助计算机进行辅助计算,定量地计算出截割头上每一截齿在切割过程中的破岩体积,同时以所有截齿等寿命为设计目标确定截齿的布置。在此前提下,作者认为每齿在工作过程中必须遵从每齿在单位工作循环周期内的截割煤岩体积即截割量相等,且其受到破岩的工作反力最小。截齿的安装位置决定了截齿工作的应力分布,利用SolidWorks/COSMOS软件对单齿工作时的受力状况进行分析和模拟,以截齿所受应力最小为目标来优化截齿的安装姿态参数。动态工作角度也影响着截齿的截割量,其中截割角与截割后角对截割量的影响较大,截割角与截割后角成线性关系,两者的变化趋势相同。本文对截齿的动态工作角度的表达式进行了推导,并利用LabVIEW和Matlab联合编程对镐型截齿动态截割角的变化进行了仿真。图60表5参58

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 掘进机简介
• 1.1.1 掘进机的分类及其特点
• 1.1.2 掘进机的组成
• 1.2 悬臂式掘进机的发展概况
• 1.3 截齿的研究概况
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 课题研究的内容
• 2 截割头的截齿坐标方程的建立
• 2.1 截割头结构
• 2.1.1 截割头头体结构
• 2.1.2 截齿和齿座结构
• 2.2 截齿的排列
• 2.2.1 截齿的排列原则
• 2.2.2 截齿的排列方法
• 2.2.3 排列参数
• 2.3 截齿坐标
• 2.3.1 截齿坐标方程
• 2.3.2 截齿坐标求解的可视化界面设计
• 3 截齿的运动轨迹分析
• 3.1 掘进机的工作方式分析
• 3.2 整体运动特性的数学模型
• 3.3 横摆截割的运动轨迹计算
• 3.3.1 横摆截割运动分析
• 3.3.2 横摆运动简化
• 3.4 上摆截割的运动轨迹
• 3.5 钻进截割的运动轨迹
• 4 截齿截割量研究
• 4.1 概述
• 4.2 相关参数的计算
• 4.2.1 切削面积的计算
• 4.2.2 上摆仰角Ω的计算
• 4.3 截割量的计算
• 4.4 计算机求解与分析
• 4.5 按照截割量相等优化截线间距
• 5 提高截齿寿命的参数设计的优化方法
• 5.1 概述
• 5.2 静态参数的优化方法
• 5.2.1 镐型截齿的空间姿态角度
• 5.2.2 镐型截齿方位角的计算
• 5.2.3 镐型截齿的有限元分析
• 5.3 动态参数的仿真
• 5.3.1 截齿的工作角度
• 5.3.2 截齿的动态工作角度的计算
• 5.3.3 截齿的动态工作角度的仿真
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的学术沦文