截割头截齿安装参数的离散元仿真分析

发布时间：2018-08-24 12:17

【摘要】：截割头作为掘进机的关键部件之一,其截割性能的优劣决定了掘进机的工作性能。在截割头的设计过程中,截齿的安装参数设计的好坏将影响截割头截齿载荷、截割性能以及掘进机工作效率。因此对截割头的安装参数进行研究,具有重要的现实意义。本文以某型号悬臂纵轴式掘进机截割头为研究对象,基于离散元法对截割头截齿截割煤岩的工作过程进行仿真模拟,并研究分析截割角、旋转角对截割头截割性能、截齿载荷的影响,为截割头结构改进以及优化设计提供理论依据。主要研究工作如下:(1)根据悬臂式掘进机截割头的基本结构特征,深入的研究截割头排列布置参数以及安装角度,提出了截割头虚拟装配方法。通过分析截割头截齿的运动轨迹、截齿载荷以及工况参数,得到截齿截割煤岩的运动简化形式。(2)建立煤岩的三维离散元模型。根据煤岩结构特征和基本特性,提出了基于EDEM的颗粒生成方法,并根据EDEM所提供的API函数,利用C++语言,结合VS编译环境开发了外部颗粒工厂插件。提出煤岩颗粒之间采用Hertz-Mindlin黏结模型、煤岩颗粒与几何体之间采用Hertz-Mindlin无滑移模型。通过采用单轴压缩和巴西劈裂数值模拟试验对煤岩颗粒细观参数进行。(3)采用EDEM软件对截齿截割煤岩的动态破坏过程进行了仿真分析,从细观角度分析煤岩在截割头截齿作用下的断裂、破碎过程。通过对不同截割头截齿安装角度下的截齿截割煤岩进行模拟仿真,得出了截割角、旋转角对截齿截割性能、截齿载荷的影响关系,为合理选择截割头安装参数提供了参考价值。
[Abstract]:Cutting head is one of the key components of the roadheader, and its cutting performance determines the working performance of the roadheader. In the design process of the cutting head, the design of the installation parameters of the cutter will affect the load, the cutting performance and the working efficiency of the roadheader. Therefore, it is of great practical significance to study the installation parameters of the cutting head. In this paper, the cutting head of a type of cantilever longitudinal roadheader is taken as the research object. Based on discrete element method, the working process of cutting coal and rock of cutting head is simulated, and the cutting angle and rotation angle are studied and analyzed to the cutting performance of cutting head. The influence of cutting load provides theoretical basis for structural improvement and optimization design of cutting head. The main research work is as follows: (1) according to the basic structure characteristics of the cutting head of the cantilever type roadheader, the arrangement parameters and the installation angle of the cutting head are deeply studied, and the virtual assembly method of the cutting head is put forward. By analyzing the movement track, load and working condition parameters of the cutting head, the simplified form of movement of the cutting coal and rock is obtained. (2) the three-dimensional discrete element model of coal and rock is established. According to the structural characteristics and basic characteristics of coal and rock, a method of particle generation based on EDEM is proposed. According to the API function provided by EDEM, the external particle factory plug-in is developed by using C language and combining with the VS compiling environment. The Hertz-Mindlin bonding model is used between coal and rock particles, and the Hertz-Mindlin non-slip model is used between coal and rock particles and geometry. By using uniaxial compression and Brazilian splitting numerical simulation test, the mesoscopic parameters of coal and rock particles are analyzed. (3) the dynamic failure process of cutting coal and rock is simulated and analyzed by using EDEM software. In this paper, the fracture and fracture process of coal and rock under the action of cutting head tooth cutting are analyzed from a meso point of view. Based on the simulation of coal and rock cutting with different cutting head gear installation angles, the cutting angle, rotation angle and the influence relation of cutting load on the cutting performance are obtained, which provides a reference value for reasonable selection of the installation parameters of the cutting head.
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD421.5

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本文编号：2200793