掘进机镐形截齿磨损机理及其影响因素研究

发布时间：2017-07-28 18:25

  本文关键词：掘进机镐形截齿磨损机理及其影响因素研究

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【摘要】：截割头是悬臂式掘进机的的关键部件,其主要功能是破碎巷道中的煤及岩石。截割头工作性能的优劣,直接影响着掘进机的工作效率。因此,按照实际截齿几何参数和截割工况条件建立掘进机截齿截割煤壁的有限元模型,研究截齿几何参数和运动参数对应力、温度分布的影响,在优化截齿结构、改善截齿耐磨性能方面具有重要意义。本文以悬臂式掘进机为研究对象,根据相似理论,建立了截割头截煤模拟试验台,对镐型截齿截割煤过程进行模拟试验,研究不同齿尖锥角下截齿磨损量的变化,并探究截割头不同部位截齿磨损量的分布规律,通过对磨损试验前后截齿进行显微观察,初步分析了截齿磨损规律。利用有限元分析软件ABAQUS的显式动力学分析模块,分别以齿尖锥角、截割速度、截割深度为变量,对截齿截煤过程进行模拟,通过ABAQUS的后处理模块可以查看该过程历程动画以及不同参数下截齿各部位等效应力曲线,并对载荷进行统计分析,得到各变量对截齿应力分布的影响。在此基础上,对截齿截煤过程进行热应力耦合分析,通过对比不同参数截齿温度场云图,探究齿尖锥角、截割速度、截割深度对截齿截煤产热的影响。根据上述研究,进一步分析截齿耐磨性能的影响因素。本文通过理论、仿真与试验相结合的方法,分析研究了截齿的磨损规律及结构参数和运动参数对其耐磨性能的影响,为进一步提高截齿使用寿命以及截割参数的选择提供了理论依据。
【关键词】：镐形截齿 有限元分析 磨损 应力分布 温度分布
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.5
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景、目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 试验研究11-12
• 1.2.2 仿真研究12-13
• 1.3 主要研究内容13-16
• 第二章 截齿截割煤岩理论基础16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 煤力学性质16-18
• 2.3 截齿破煤原理18-21
• 2.3.1 拉伸破坏模型18-19
• 2.3.2 剪切破坏模型19-20
• 2.3.3 拉剪联合模型20-21
• 2.4 截齿载荷21-23
• 2.5 截齿破坏形式23-27
• 2.5.1 磨损23-26
• 2.5.2 硬质合金头脱落26
• 2.5.3 齿体弯曲折断26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 截齿截割煤磨损试验28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 相似理论28-29
• 3.2.1 相似第一定理28
• 3.2.2 相似第二定理28-29
• 3.2.3 相似第三定理29
• 3.3 截齿截割煤模拟试验台的建立29-30
• 3.4 试验方案30-31
• 3.4.1 试验目的30
• 3.4.2 试验步骤30-31
• 3.4.3 注意事项31
• 3.5 截齿磨损试验结果分析31-36
• 3.5.1 单截齿磨损试验31-33
• 3.5.2 多截齿磨损试验33-36
• 3.6 磨损截齿表面分析36-38
• 3.7 磨损机理分析38-39
• 3.8 本章小结39-40
• 第四章 截齿截割煤数学模型的建立40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 有限元模拟基础40-44
• 4.2.1 ABAQUS软件介绍40-41
• 4.2.2 ABAQUS有限元分析流程41
• 4.2.3 煤模型的选取41-42
• 4.2.4 Drucker-Prager模型42-44
• 4.3 有限元模型建立44-51
• 4.3.1 三维模型建立44-45
• 4.3.2 截齿与煤材料参数定义45
• 4.3.3 截齿与煤的装配45-46
• 4.3.4 分析步与输出变量设定46
• 4.3.5 相互作用与约束设定46
• 4.3.6 边界条件设定46-47
• 4.3.7 网格划分47-49
• 4.3.8 求解分析49
• 4.3.9 结果后处理49-51
• 4.4 本章小结51-54
• 第五章 ABAQUS仿真结果分析54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 齿尖锥角对截齿应力分布规律的影响54-56
• 5.3 截割速度对截齿应力分布规律的影响56-59
• 5.4 截割深度对截齿应力分布规律的影响59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 第六章 截齿截割煤热力耦合分析62-74
• 6.1 引言62
• 6.2 基本原理62-67
• 6.2.1 传热分析基本理论63-66
• 6.2.2 热应力分析理论66-67
• 6.3 有限元模型建立67-68
• 6.4 仿真结果分析68-72
• 6.4.1 齿尖锥角对截齿温度分布的影响68-69
• 6.4.2 截割速度对截齿温度分布的影响69-71
• 6.4.3 截割深度对截齿温度分布的影响71-72
• 6.5 本章小结72-74
• 第七章 总结与展望74-78
• 7.1 论文工作总结74-75
• 7.2 主要结论75-76
• 7.3 展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间发表的学术论文及科研成果84

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本文编号：585421