悬臂式纵轴掘进机截齿分布研究及仿真

发布时间：2017-04-17 15:09

  本文关键词：悬臂式纵轴掘进机截齿分布研究及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文的主要研究对象为纵轴式掘进机截割头。以期通过分析研究截割头各参数分布特性及其之间相互关系,从而得到提高掘进机截割性能的途径。 论文首先简要介绍了掘进机国内外的发展概况及其在我国的应用情况,对比分析了横轴式和纵轴式两种掘进机适用情况,分析我国掘进机的研究、设计水平和国际水平的差距,指出截割头研究的重要意义。作为研究的基础,论文还对截割头的工作机理和运动学特性作了必要的分析,讨论了不同工况下截割头的工作方式和特点。 论文通过对我国某一掘进机截割头各个参数的深入研究,给出了一种适合各种类型截割头的三维模型建模方法。论文以岩石破碎理论和等截深理论为基础,通过系统分析,指出导程不仅受截深的影响,还与转速和截齿分布角有密切的关系,并建立了截割头上导程λ和分布角θ以及转速、截深之间的合理关系公式,解决了过去对截深和导程的关系只能给出了一个比较笼统的解释,不能定量的分析导程λ和分布角θ以及转速、截深之间的相互关系的问题,为截割头的设计提供一个参考,是论文的创新成果。论文利用COSMOS/Wbrks有限元分析软件和Adams动力学仿真软件对截割头进行了有限元分析和仿真分析,有限元分析结果表明,单个截齿在载荷的作用下应力集中在齿尖和齿座的根部周围,但产生的形变和位移较小,不会对冲击角δ和扭转角ε产生大的影响,因此在对掘进机的截割头在进行性能分析时,可以忽略不计,这为截割头力学模型的简化提供了依据,齿座形状的改进能够明显改善应力集中的影响,但不能显著改进截齿组与截割头的应力分布,为截割头的结构和强度设计提供了指导;利用仿真软件分析比较了掘进机在不同的运动模型下截齿的速度与加速度,由此综合分析出较好的运动方式。通过模态分析,指出掘进机简化模型的主振型的分布范围,为掘进机的整体设计提供参考。
【关键词】：纵轴式掘进机 截割头 截齿 Solidworks Cosmos\Works Adams 仿真
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD421.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 引言13-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 掘进机的国内外研究14-16
• 1.1.1 我国的掘进机发展概述14-15
• 1.1.2 国外掘进机的研究概况15-16
• 1.2 我国煤矿机械化综采水平的发展趋势16-17
• 1.2.1 我国煤矿行业在"十五"、"十一五"期间的总体发展概述16-17
• 1.2.2 我国部分断面悬臂式掘进机的发展趋势17
• 1.3 我国煤矿主力机型简介17-19
• 1.4 研究掘进机截割头的意义19-20
• 1.5 论文的主要研究内容20-22
• 2 掘进机的截割机理及运动学特性22-33
• 2.1 掘进机的工作方式及截割能力参数22-23
• 2.1.1 工作方式综述22
• 2.1.2 掘进机的主要截割能力参数22-23
• 2.2 掘进机切割煤岩的方式23-28
• 2.2.1 掘进机切割煤岩的基本方式24-26
• 2.2.2 掘进机截割头截割性能简介26-28
• 2.3 纵轴式掘进机截割运动的运动学特性28-33
• 2.3.1 纵向推进——钻进开切截割28-30
• 2.3.2 截割头水平摆动——横向摆动截割30-31
• 2.3.3 截割头垂直摆动——上下摆动截割31-32
• 2.3.4 截割头组合摆动——上下左右摆动截割32-33
• 3 纵轴式掘进机截割头建模33-48
• 3.1 截割头的基本构成33-36
• 3.1.1 头体的基本形制33-34
• 3.1.2 截齿和齿座的基本形制。34-35
• 3.1.3 其它部分35-36
• 3.2 截割头的数学模型36-40
• 3.2.1 截割头上截齿分布的数学模型36-39
• 3.2.2 截齿中心线的数学模型39-40
• 3.3 截割头的几何模型的建立40-42
• 3.3.1 几何空间中切削角δ描述41-42
• 3.3.2 几何空间中扭转角ε描述42
• 3.3.3 几何空间中安装角θ描述42
• 3.4 截割头三维模型的建立过程42-48
• 3.4.1 截齿齿尖包络线形状及齿尖点的位置43
• 3.4.2 几何空间和三维模型之间的空间转换的实现43-45
• 3.4.3 建模45-48
• 4 掘进机截割头的有限元及参数分析48-65
• 4.1 有限元的发展及基本思想48-50
• 4.1.1 有限元的发展48
• 4.1.2 有限元的其本思想48-50
• 4.2 COSMOS/WORKS简介50-51
• 4.2.1 COSMOS/WorkS的基本特点50-51
• 4.2.2 COSMOS/Works的分析步骤51
• 4.3 单个截齿组的安装形式及其力学模型51-56
• 4.3.1 单个截齿组的力学模型52
• 4.3.2 材料、约束及载荷的确定52-53
• 4.3.3 网格划分及有限元分析53-54
• 4.3.4 对求解结果分析54
• 4.3.5 基于COSMOS/Works的对比分析54-56
• 4.4 截割头分布参数的分析56-63
• 4.4.1 煤岩的破碎模式56-57
• 4.4.2 螺旋线上导程、切割深度与其它参数的关系57-60
• 4.4.3 截割头齿尖方位角θ的分布分析60-63
• 4.5 掘进机截割头的参数分析小结63-65
• 5 纵轴式掘进机截割头的仿真分析65-79
• 5.1 纵轴式掘进机简化模型的建立65-66
• 5.2 ADAMS中掘进机模型的建立66-72
• 5.2.1 简介66
• 5.2.2 Adams座标系说明66-67
• 5.2.3 ADAMS运动学分析理论67-68
• 5.2.4 ADAMS运动学方程的求解算法68-69
• 5.2.5 ADAMS动力学方程69-72
• 5.3 掘进机模型的导入72
• 5.4 掘进机截齿的运动学仿真72-77
• 5.4.1 方案设定72-74
• 5.4.2 摆臂速度变化对截割头截割性能的影响74-76
• 5.4.3 掘进机的模态分析76-77
• 5.5 本章小结77-79
• 6 总结与展望79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 作者简介84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王颖;闫炳雷;马璐;;掘进机截齿不同角度工况的有限元分析[J];煤矿机械;2012年05期

2 刘英林;;EBZ-135掘进机截割头结构优化设计[J];煤炭工程;2011年09期

3 陆新晓;王德明;任万兴;胡方坤;王和堂;;掘进面产尘机理及粉尘迁移规律的研究分析[J];煤矿开采;2012年05期

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1 林其岳;螺旋钻采煤机钻具的参数研究及优化[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 王乘云;基于虚拟样机技术的掘进机截割部振动特性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

3 周游;EBZ45型掘进机截割头参数改进设计及动态仿真分析[D];中南大学;2011年

4 朱家祥;EBZ-160型掘进机内伸缩臂参数优化设计[D];安徽理工大学;2010年

5 潘先峰;EBZ-255型掘进机截割头截割性能研究[D];安徽理工大学;2011年

6 吴兰艳;纵轴式掘进机镐型截齿等寿命研究[D];安徽理工大学;2010年

7 朴京爱;螺旋钻采煤机钻头的载荷谱分析[D];辽宁工程技术大学;2011年

8 闫建伟;掘进机割岩的截齿安装角度研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

9 兰晓锋;EBZ-135型悬臂式掘进机截割头结构的改进[D];太原理工大学;2010年

10 殷欢星;掘进机自磨锐截齿的设计及研究[D];沈阳理工大学;2012年

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本文编号：313483