主动激振式辅助截割实验台力学特性及实验研究
发布时间：2021-10-26 18:29
考虑到目前煤矿井下重采轻掘,综掘设备自身结构设计的局限性,掘进技术落后等问题导致巷道掘进效率低下,采掘比失调,同时煤矿井下巷道综掘设备体积庞大,井下环境复杂,设备拆解组装困难,难以在实验室条件下对其进行关键零部件力学特性分析及其截割效率提升实验,以导师团队申请的发明专利“一种自主激振式辅助截割掘进模拟试验装置”（申请号:CN201911264271.7）为实验平台开发,以提高截割效率为出发点,分析现有辅助截割方式,课题组提出一种新型辅助截割方法,对施加主动激振的辅助截割实验台的力学特性进行研究,具有重要的科学意义和现实价值。本文项目研究过程中得到了国家自然科学基金项目“迈步行走主动激振式掘支一体机截割载荷特性及其优化控制研究（基金号:51874158）”的支持。首先分析综掘巷道的掘进需求,针对目前掘进机截割效率低,截齿损坏严重的问题,以提高破岩能力为前提,引入主动激振辅助截割理论,基于相似理论提出一种巷道高效掘进实验设备及方法,对本文研究的辅助截割实验台的总体方案进行设计,前期调研分析了实验工况,先设计并分析了实验台的组成结构,完成工作原理的验证,结合结构特点配套完成了主动激振原理分析...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EBZ160悬臂式纵轴掘进机Figure1.3EBZ160cantileverlongitudinalaxisroadheader
12]在自己的实验室完成了旋转截割实验台的设计和加工，以该实验台为基础，主要研究了截割头在截割煤岩过程中的能量消耗与粉尘量变化的关系，研究结果显示，通过改变截齿的相关参数，会对截割头的接触力产生影响，导致截割能耗的变化，直接体现在了粉尘量的浓度变化。Venkataraman[13]仿照采煤机的结构设计了一台旋转截割试验台，主要完成了截割头转速与样本破碎程度的关系，将截齿间距与切削深度比值调整为最优，研究表明：旋转速度的增大会明显降低刀具-岩石接触部位的断裂强度，对去除多齿相互作用时形成的岩脊有利。图1.4线性截割实验台图1.5旋转截割试验台Figure1.4LinearcuttingexperimentalbenchFigure1.5RotarycuttingtestbenchD.Mazurkiewicz[14]基于煤岩的失效形式及机构破碎煤岩的基本工作原理，建立了一种有效实验网络模型，该模型可实现岩石破裂状态下的可切深度与截齿间距关系研究，最终得出截割功率消耗随刀具数量变化而变化的结论。BernardinoChiaia[15]通过实验分析了截割头在截割过程中截齿的力学变换情况，实验发现了截齿作用导致应力集中使得煤岩内部组织破坏，进而结合材料特性得到改变截齿本身参数可以尝试性的提高截割效率。ACAROGLU[16]将掘进机的各个构件简化优化，观察对应的参数来分析不同工况下的掘进机工作稳定性，以此作为深入调研的依据。N.Barton[17]经过结合相关理论通过预演的方式构建了QTBM预测模型，经过该模型的演变发展，最终应用到矿井测量分析计算中，通过反向计算可以大致预估已成巷道的掘进速度。
旋转截割试验台benchFigure1.5Rotarycuttingtestbench
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下锚固围岩损伤破坏机制[J]. 吴拥政,陈金宇,焦建康,郑仰发,何杰. 煤炭学报. 2018(09)
[2]煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J]. 谢和平,王金华,王国法,任怀伟,刘见中,葛世荣,周宏伟,吴刚,任世华. 煤炭学报. 2018(05)
[3]数字电动缸振动装置在全弧形板坯铸机上的选择与应用[J]. 吴寅. 连铸. 2018(02)
[4]基于应变传感器的采煤机截齿受力检测系统研究[J]. 田立勇,隋然,于宁,王启铭,宋振铎. 煤炭科学技术. 2018(03)
[5]采煤机整机动力学研究及行走轮受力分析[J]. 武健康,王义亮,杨兆建. 太原理工大学学报. 2017(05)
[6]采煤机截齿分布与载荷谱关系的实验研究[J]. 郝志勇,张佩,宋振铎. 机械强度. 2017(04)
[7]基于红外热像检测的截齿煤岩截割特性与闪温分析[J]. 张强,王海舰,王兆,闻学震. 传感技术学报. 2016(05)
[8]速度对掘进机钻进状态截割性能影响的研究[J]. 张从亮,王义亮,杨兆建. 煤炭技术. 2016(03)
[9]随机激励下掘锚联合机纵向非线性振动特性分析[J]. 陈洪月,刘烈北,马英,张瑜,谢苗. 中国机械工程. 2015(17)
[10]巷道超前支架全支撑态动力学模型[J]. 卢进南,毛君,谢苗,张睿. 煤炭学报. 2015(01)
博士论文
[1]镐型截齿破岩机理及悬臂式掘进机截割性能研究[D]. 王想.重庆大学 2017
[2]采掘机械镐型截齿截割破岩机理研究[D]. 王立平.中国矿业大学 2017
[3]基于振动测试的掘进机关键结构动态特性研究[D]. 杨阳.中国矿业大学(北京) 2017
[4]掘进机截齿截割硬岩的试验与数值模拟研究[D]. 张倩倩.太原理工大学 2016
[5]镐型截齿与煤岩互作用力学与磨损特性研究[D]. 刘晓辉.中国矿业大学 2016
[6]高压水射流截割头破岩性能及动力学研究[D]. 江红祥.中国矿业大学 2015
[7]滚筒采煤机开采含煤岩界面煤层截割特性研究[D]. 罗晨旭.中国矿业大学 2015
[8]悬臂掘进机掘进自动截割成形控制系统研究[D]. 田劼.中国矿业大学（北京） 2010
[9]截齿截割作用下煤体变形破坏规律研究[D]. 王春华.辽宁工程技术大学 2005
硕士论文
[1]EBZ-300型纵轴式掘进机回转机构优化设计的研究[D]. 刘德.太原理工大学 2018
[2]岩巷掘进机截割动载荷智能化识别技术的研究[D]. 张凯云.太原科技大学 2018
[3]水力涨裂与刀具截割联合破岩机理研究[D]. 刘浩.中国矿业大学 2018
[4]全断面岩石掘进机刀盘振动特性研究[D]. 蒙朝刚.华北电力大学(北京) 2018
[5]掘进机截割头设计及有限元仿真研究[D]. 阎鹏.燕山大学 2017
[6]基于模糊PID控制的悬臂梁振动控制研究[D]. 赵亮.兰州理工大学 2016
[7]XTR260悬臂式硬岩隧道掘进机截割头特性分析与设计研究[D]. 祖家龙.中国矿业大学 2016
[8]悬臂式掘进机截割机构运行状态诊断策略研究[D]. 田晓盈.河南理工大学 2015
[9]煤岩截割试验装置设计与试验研究[D]. 朱术林.中国矿业大学 2015
[10]全断面硬岩掘进机滚刀系统优化及实验研究[D]. 李岩.沈阳建筑大学 2015
本文编号：3459994
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EBZ160悬臂式纵轴掘进机Figure1.3EBZ160cantileverlongitudinalaxisroadheader
12]在自己的实验室完成了旋转截割实验台的设计和加工，以该实验台为基础，主要研究了截割头在截割煤岩过程中的能量消耗与粉尘量变化的关系，研究结果显示，通过改变截齿的相关参数，会对截割头的接触力产生影响，导致截割能耗的变化，直接体现在了粉尘量的浓度变化。Venkataraman[13]仿照采煤机的结构设计了一台旋转截割试验台，主要完成了截割头转速与样本破碎程度的关系，将截齿间距与切削深度比值调整为最优，研究表明：旋转速度的增大会明显降低刀具-岩石接触部位的断裂强度，对去除多齿相互作用时形成的岩脊有利。图1.4线性截割实验台图1.5旋转截割试验台Figure1.4LinearcuttingexperimentalbenchFigure1.5RotarycuttingtestbenchD.Mazurkiewicz[14]基于煤岩的失效形式及机构破碎煤岩的基本工作原理，建立了一种有效实验网络模型，该模型可实现岩石破裂状态下的可切深度与截齿间距关系研究，最终得出截割功率消耗随刀具数量变化而变化的结论。BernardinoChiaia[15]通过实验分析了截割头在截割过程中截齿的力学变换情况，实验发现了截齿作用导致应力集中使得煤岩内部组织破坏，进而结合材料特性得到改变截齿本身参数可以尝试性的提高截割效率。ACAROGLU[16]将掘进机的各个构件简化优化，观察对应的参数来分析不同工况下的掘进机工作稳定性，以此作为深入调研的依据。N.Barton[17]经过结合相关理论通过预演的方式构建了QTBM预测模型，经过该模型的演变发展，最终应用到矿井测量分析计算中，通过反向计算可以大致预估已成巷道的掘进速度。
旋转截割试验台benchFigure1.5Rotarycuttingtestbench
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下锚固围岩损伤破坏机制[J]. 吴拥政,陈金宇,焦建康,郑仰发,何杰. 煤炭学报. 2018(09)
[2]煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J]. 谢和平,王金华,王国法,任怀伟,刘见中,葛世荣,周宏伟,吴刚,任世华. 煤炭学报. 2018(05)
[3]数字电动缸振动装置在全弧形板坯铸机上的选择与应用[J]. 吴寅. 连铸. 2018(02)
[4]基于应变传感器的采煤机截齿受力检测系统研究[J]. 田立勇,隋然,于宁,王启铭,宋振铎. 煤炭科学技术. 2018(03)
[5]采煤机整机动力学研究及行走轮受力分析[J]. 武健康,王义亮,杨兆建. 太原理工大学学报. 2017(05)
[6]采煤机截齿分布与载荷谱关系的实验研究[J]. 郝志勇,张佩,宋振铎. 机械强度. 2017(04)
[7]基于红外热像检测的截齿煤岩截割特性与闪温分析[J]. 张强,王海舰,王兆,闻学震. 传感技术学报. 2016(05)
[8]速度对掘进机钻进状态截割性能影响的研究[J]. 张从亮,王义亮,杨兆建. 煤炭技术. 2016(03)
[9]随机激励下掘锚联合机纵向非线性振动特性分析[J]. 陈洪月,刘烈北,马英,张瑜,谢苗. 中国机械工程. 2015(17)
[10]巷道超前支架全支撑态动力学模型[J]. 卢进南,毛君,谢苗,张睿. 煤炭学报. 2015(01)
博士论文
[1]镐型截齿破岩机理及悬臂式掘进机截割性能研究[D]. 王想.重庆大学 2017
[2]采掘机械镐型截齿截割破岩机理研究[D]. 王立平.中国矿业大学 2017
[3]基于振动测试的掘进机关键结构动态特性研究[D]. 杨阳.中国矿业大学(北京) 2017
[4]掘进机截齿截割硬岩的试验与数值模拟研究[D]. 张倩倩.太原理工大学 2016
[5]镐型截齿与煤岩互作用力学与磨损特性研究[D]. 刘晓辉.中国矿业大学 2016
[6]高压水射流截割头破岩性能及动力学研究[D]. 江红祥.中国矿业大学 2015
[7]滚筒采煤机开采含煤岩界面煤层截割特性研究[D]. 罗晨旭.中国矿业大学 2015
[8]悬臂掘进机掘进自动截割成形控制系统研究[D]. 田劼.中国矿业大学（北京） 2010
[9]截齿截割作用下煤体变形破坏规律研究[D]. 王春华.辽宁工程技术大学 2005
硕士论文
[1]EBZ-300型纵轴式掘进机回转机构优化设计的研究[D]. 刘德.太原理工大学 2018
[2]岩巷掘进机截割动载荷智能化识别技术的研究[D]. 张凯云.太原科技大学 2018
[3]水力涨裂与刀具截割联合破岩机理研究[D]. 刘浩.中国矿业大学 2018
[4]全断面岩石掘进机刀盘振动特性研究[D]. 蒙朝刚.华北电力大学(北京) 2018
[5]掘进机截割头设计及有限元仿真研究[D]. 阎鹏.燕山大学 2017
[6]基于模糊PID控制的悬臂梁振动控制研究[D]. 赵亮.兰州理工大学 2016
[7]XTR260悬臂式硬岩隧道掘进机截割头特性分析与设计研究[D]. 祖家龙.中国矿业大学 2016
[8]悬臂式掘进机截割机构运行状态诊断策略研究[D]. 田晓盈.河南理工大学 2015
[9]煤岩截割试验装置设计与试验研究[D]. 朱术林.中国矿业大学 2015
[10]全断面硬岩掘进机滚刀系统优化及实验研究[D]. 李岩.沈阳建筑大学 2015
本文编号：3459994
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