煤散料在刮板输送机中部槽内的运输状态与力学行为

发布时间：2018-05-22 10:02

本文选题：刮板输送机 + 中部槽　；参考：《太原理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：中部槽是综采工作面刮板输送机的关键零部件之一,其设计的合理性与可靠性直接影响着煤矿的高效安全生产。近年来,综采技术的发展对刮板输送机中部槽的性能和结构提出了更高要求,研究人员也需要对运输过程中的故障进行分析,这些都反映出对刮板输送机运输煤炭的过程进行深入研究的必要性和紧迫性。但是目前国内外的研究很少涉及到煤散料的运输状态和力学行为,并且所采用的连续介质力学方法通常将中部槽内的煤散料视为连续的整体,这就与离散体系统本身的性质有所不同。本文以离散元方法为主,并结合有限元方法,来研究煤散料在中部槽中的运输状态和力学行为,可以充分发挥出离散单元法和有限元方法各自的优点,能够获得散料内部以及散料与边界之间的运动和力学行为信息,从而获得更加可靠的研究结果。本文以刮板输送机和煤散料为研究对象,从煤散料的离散特性和力学特性出发,应用EDEM与UG等软件建立了刮板输送机运输煤散料的离散元模型,通过仿真获得煤散料大量复杂的行为信息和颗粒尺度行为信息。根据仿真结果对煤颗粒的分布状态进行了分析,结论认为煤散料的分布特性在恶劣情况下会导致在中部槽的链道处产生磨粒磨损;对煤散料的流态,煤颗粒的速度随时间、位置的变化情况,以及煤颗粒速度的分布区域进行了具体分析,总结得到了煤散料在中部槽中的运动特性。采用控制变量法,利用离散元仿真探究了多种因素对中部槽运输效率的影响规律,结果表明:在本次研究的范围内,中部槽的运输效率和刮板链速度呈正相关,和煤颗粒与中部槽之间的静摩擦系数μ、煤颗粒粒度以及铺设倾角呈负相关,其中链速和μ的影响效果较为显著,而煤颗粒粒度和铺设倾角的影响效果要小得多。建立了刮板输送机运输煤散料的离散元磨损分析模型,来研究煤散料对中部槽的磨损作用,得到了以下结论:①煤散料对中部槽的磨损主要集中在刮板链附近;在颗粒的加速区,其磨损区域面积要大于稳定区的磨损区域,这是由于颗粒在加速区的碰撞更为激烈,对中部槽的冲击作用更大。②在本次研究的范围内,中部槽的平均磨损深度均与刮板链速度和煤颗粒粒度呈正相关,并且影响效果较为显著。研究了煤散料对中部槽的作用力特性,然后利用edem与ansysworkbench建立了耦合分析模型,在此基础上,利用耦合模型对中部槽受力最大的时刻以及其他时刻进行了应力与变形分析,总结出运输过程中由煤散料对中部槽的摩擦和冲击作用造成的应力与变形特性:①中部槽应力较大的位置主要在e形槽帮上端的拐角处、槽帮与中板的连接处以及中板的中部,最大应力在0~100mpa之间,远小于中部槽材料的屈服强度。这些位置主要是中部槽与煤散料直接接触和受到冲击的地方,以及形状变化较大的地方。因此在进行结构设计时,应该保证中部槽接触煤散料部位的耐磨性和强度,并且为降低应力集中,还应在中部槽形状变化较大的地方进行圆角设计。②中部槽的最大变形量主要发生在E形槽帮上端的边缘处以及中板的中部,范围为0.001~0.05mm,这说明相比于中部槽的其他部位,E形槽帮上端的边缘处以及中板中部的刚度要小一些,但都在允许的范围之内。在结合课题研究内容的基础上,对刮板输送机运输及测试试验系统以及具体的验证试验方案进行了初步设计。本文的研究结果可以为刮板输送机的中部槽等关键零部件的结构优化设计、使用和提高运输效率提供参考,有助于分析刮板输送机特别是中部槽部件的运行故障与结构损坏的原因。
[Abstract]:In recent years , the distribution characteristics of coal bulk materials in the middle tank are analyzed . The results show that the distribution characteristics of coal bulk materials are positively correlated with the characteristics of coal bulk and the distribution of coal particle velocity . The maximum stress is between 0 and 100 mpa , which is much smaller than the yield strength of the middle trough material .
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD528.3

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