镐型截齿旋转截割煤岩过程研究及离散元模拟实验

发布时间：2020-07-17 02:02

【摘要】：目前,随着我国去产能以及新旧动能转换方略的实施,煤炭行业正在由追求速度、效益、高产能向追求质量、绿色、集约型发展方式过度。煤炭开采效率及质量的改善关乎煤炭行业能否顺利转型,而作为成套综采机械组成的核心设备—滚筒采煤机,其开采过程直接影响采煤效率。因此,近年来,采煤机所广泛采用的截割刀具—镐型截齿的煤岩截割机理成为行业所关注的热点之一。本文针对镐型截齿在采煤机牵引速度与滚筒旋转角速度带动下的煤岩旋转截割过程展开研究,主要完成以下方面的内容:(1)分析镐型截齿旋转截割过程,根据截割轨迹方程,推导出截割厚度与截割角在截割过程中的变化公式,并在经验截割参数范围内,计算出镐型截齿截割厚度与截割角在截割过程中随截割半径、旋转角速度、牵引速度的变化关系,其中,截割厚度受牵引速度的影响最大,截割角受截割半径的影响最大,且当镐型截齿截割至最大截割厚度位置时,截割角存在瞬时的突变现象。(2)在Evans镐型截齿直线截割煤岩模型的基础上,基于截割过程提出一种旋转截割力学模型,得出镐型截齿截割力在截割过程中随牵引速度、旋转角速度及截割角的变化趋势,其中截割力在截割角46-47°时相对最小。(3)在对煤岩试样进行三轴压缩试验得出煤岩应力-应变曲线的基础上,通过离散元软件PFC2D模拟三轴压缩实验,并进行参数标定,得出煤岩离散元建模所需要的微观力学参数。(4)采用PFC2D建立不同截割参数的镐型截齿旋转截割煤岩的离散元模型进行模拟实验,得出截齿截割力以及煤岩裂纹数量在截割过程中随不同旋转角速度、牵引速度以及安装角的变化趋势,以及不同截割参数下,镐型截齿旋转截割过程中煤岩裂纹扩展状态。(5)针对煤岩节理、层理等结构面的分布情况,建立含不同节理层理的煤岩离散元模型并进行模拟实验,得出不同节理倾角、节理间距以及节理强度条件下,镐型截齿截割力以及煤岩裂纹数量的变化关系,以及镐型截齿旋转截割含层理节理煤岩的裂纹扩展过程。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD421.6
【图文】：

２．１滚筒式采煤机主要结构及工作原理逡逑２．１．１滚筒式采煤机主要结构逡逑滚筒式采煤机结构，如图２－１所示，主要由中间箱，牵引部，摇臂和滚筒逡逑四大部分组成。其中，中间箱为整个采煤机的控制单元，包含各种控制元件，逡逑主要用以提供动力、调节截割速度与状态、进行初步的故障诊断等；牵引部为逡逑整个采煤机的传动单元，包括行走机构和固定箱两部分，固定箱下的滑靴与刮逡逑板输送机的滑板接触，对采煤机起支撑作用，行走机构利用牵引电机的动力传逡逑递到行走轮，可以完成采煤机截割煤岩时的前后移动摇臂通过液压缸的作逡逑用调整滚筒的高度，以实现全方位截割；滚筒则绕着摇臂旋转，是采煤机落煤逡逑与装煤的主要工作机构。逡逑ｒ邋ｒ邋ｒ邋ｒ邋ｔ逡逑１．左滚筒２．左摇臂３．左牵引部４．中间箱５．右牵引部６．右摇臂７．右滚筒逡逑图２－］采煤机结构图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｍｉｎｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑２．１．２滚筒结构及镐型截齿的安装逡逑如图２－２所示，螺旋滚筒主要由滚筒筒毂、端盘、镐型截齿及其齿座、喷逡逑雾装置以及螺旋叶片六部分组成［４１］，滚筒的主要尺寸有滚筒直径，即镐型截逡逑齿齿尖点绕滚筒中心的回转直径；叶片直径￡＞６

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本文编号：2758827