碟盘振动切削破碎煤岩机构的设计与动力学特性

发布时间：2022-10-29 13:24

　　针对掘进机截齿难以胜任硬质煤岩破碎的难题,研制一种具有轴向振动与径向切削复合破碎煤岩的碟盘破碎煤岩机构,通过对其进行结构设计与参数计算,从动力学理论模型、软件模拟以及试验研究等三个方面对碟盘振动切削破碎煤岩机构开展不同工况下的动力学特性研究。根据振动与切削复合破碎煤岩机理,采用双作用单杆活塞式液压缸和双轴惯性激振箱作为径向进给和轴向振动的驱动装置,并确定液压泵、液压缸、弹簧、偏心块等主要零部件的结构与参数,给出径向进给速度、最大径向进给推力、激振频率、振幅、最大激振力等参数的调节方式,计算不同工况下机构的工作参数。根据碟盘刀具与煤岩相互作用状态建立未撞击、挤压、破碎三种状态下的动力学模型;构建碟盘破碎煤岩机构空载动力学模型,分析其幅频和相频特性,传动轴刚度远大于碟盘刀具质量与激振频率平方之积时,机构二阶固有频率远高于正常工作频率,此时碟盘刀具与激振箱等振幅、同相位运动,机构正常工作动力学特性不受传动轴刚度影响,可简化为单质体振动系统;单质体振动系统工作时激振频率在固有频率的3～7倍范围内,此时提高激振频率对振幅影响很小,但使最大激振力明显增大;增大弹簧刚度使机构固有频率提高进而使相同工... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题目的及意义
    1.2 煤岩破碎方法
        1.2.1 机械破岩
        1.2.2 非机械破岩
        1.2.3 机械与非机械结合破岩
    1.3 振动破碎煤岩的研究
        1.3.1 理论研究
        1.3.2 数值模拟研究
        1.3.3 试验研究
    1.4 振动破碎煤岩技术的应用概况
        1.4.1 国外应用概况
        1.4.2 国内应用概况
    1.5 主要研究内容
2 碟盘振动切削破碎煤岩机构的设计
    2.1 碟盘破碎煤岩机构工作原理
    2.2 径向进给系统
        2.2.1 径向进给驱动装置
        2.2.2 径向进给速度
        2.2.3 径向进给推力
    2.3 轴向振动系统
        2.3.1 轴向振动驱动装置
        2.3.2 固有频率与激振频率
        2.3.3 最大激振力
        2.3.4 振幅
    2.4 碟盘刀具及传动轴
        2.4.1 碟盘刀具结构及其等效刚度
        2.4.2 传动轴结构及其等效刚度
    2.5 碟盘破碎煤岩机构及其主要参数
    2.6 本章小结
3 碟盘振动切削破碎煤岩机构的动力学特性
    3.1 碟盘破岩机构破碎煤岩动力学模型
        3.1.1 激振箱-碟盘刀具-煤岩系统动力学模型的建立
        3.1.2 激振箱-碟盘刀具-煤岩系统动力学模型的无量纲化
    3.2 激振箱-碟盘刀具系统动力学模型
    3.3 激振箱单质体系统动力学模型
    3.4 理论模型计算结果分析
        3.4.1 激振箱-碟盘刀具系统计算结果
        3.4.2 激振箱单质体系统计算结果
    3.5 本章小结
4 碟盘振动切削破碎煤岩机构的数值模拟
    4.1 碟盘破岩机构虚拟样机模型建立
        4.1.1 基于UG的三维模型建立
        4.1.2 基于ADAMS的仿真模型建立
    4.2 不同参数下动力学特性的数值模拟
        4.2.1 传动轴刚度
        4.2.2 激振频率
        4.2.3 弹簧刚度
        4.2.4 偏心块质量
    4.3 破碎煤岩的数值模拟
        4.3.1 碟盘刀具破碎煤岩载荷模拟
        4.3.2 机构破碎煤岩动力学模拟
    4.4 本章小结
5 碟盘振动切削破碎煤岩机构的试验研究
    5.1 试验系统
    5.2 试验原理
        5.2.1 液压缸及马达压力测量
        5.2.2 振动频率及幅值测量
        5.2.3 径向进给速度测量
    5.3 试验研究
        5.3.1 碟盘破岩机构的动力学特性试验
        5.3.2 不同激振频率的破岩试验
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于钻头-岩石碰撞的激振冲击系统的非线性动力学研究[J]. 廖茂林.  机械工程学报. 2020(21)
[2]激光破岩技术的研究现状及进展[J]. 官兵,李士斌,张立刚,陈双庆.  中国光学. 2020(02)
[3]对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考[J]. 王双明.  中国煤炭. 2020(02)
[4]潜孔锤破岩系统动力学特性研究[J]. 蔡芝源,江红祥.  振动与冲击. 2020(01)
[5]2040年世界能源供需展望——基于《BP世界能源展望（2019年版）》[J]. 李洪言,赵朔,刘飞,李雷,代晓东.  天然气与石油. 2019(06)
[6]基于ADAMS的惯性振动机过渡过程的研究与分析[J]. 侯祥林,伍丹霞,贾连光.  地震工程与工程振动. 2019(06)
[7]硬地层单牙轮-PDC钻扩联合钻头破岩特性[J]. 李琴,傅文韬,黄志强,马亚超,谢豆.  中国机械工程. 2019(22)
[8]复合冲击钻井立体破岩特性模拟研究[J]. 李玉梅,于丽维,张涛,苏中,刘建明.  系统仿真学报. 2019(11)
[9]复合冲击频率配合特性模拟研究[J]. 李玉梅,张涛,苏中,于丽维,刘建明.  石油机械. 2019(09)
[10]复合冲击钻井工具在深部难钻地层的应用[J]. 李相勇.  西部探矿工程. 2019(08)

硕士论文
[1]碟盘刀具振动切削煤岩载荷的理论模型与模拟试验[D]. 袁昊.黑龙江科技大学 2019
[2]全浮动式共振破碎机振动系统动力学性能研究[D]. 陈可弟.中国矿业大学 2019
[3]复合运动碟盘刀齿破碎煤岩的力学模型与载荷特性[D]. 徐玉芸.黑龙江科技大学 2018
[4]高频破碎锤的振动性能分析及结构优化[D]. 刘涛.上海工程技术大学 2016
[5]EBH-132型悬臂式掘进机振动截割机构动力学分析研究[D]. 李北平.西安科技大学 2008



本文编号：3697766