基于叶序理论掘进机截齿排布仿真研究

发布时间：2017-08-16 12:39

  本文关键词：基于叶序理论掘进机截齿排布仿真研究

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【摘要】：截割头是掘进机截割煤岩的工作装置,截齿在其包络面上呈螺旋线状分布,截齿排布方式的好坏决定了截割头截割性能的优劣,所以合理的截齿排布方式是截割头设计的关键部分之一。本文以悬臂式纵轴掘进机的截割头为研究对象,将叶序理论与截齿排布参数相结合,通过截齿仿生排布的方式,达到改善截割头截割载荷的目的。首先,本文将截割头投影在XOY面内,确定截齿安装半径;根据掘进机几何尺寸和截割头运动规律,建立截齿的速度和加速度数学模型;以截割头力学模型为依据,分析截割头受力情况与截齿位置角的关系。其次,研究叶序理论的内涵,根据叶片生长方式与截齿排布方式的相似性,建立一种仿生截割头模型,并绘制不同截齿安装周向角的截齿排布展开图。再次,采用离散元软件EDEM对两种类型截割头煤岩截割过程进行仿真,获取截割头载荷曲线,分析不同截齿安装周向角参数对截割头载荷的影响。最后,分析截齿间距对截割头性能的影响,根据截割头力学模型,以截齿间距为优化变量,建立优化截割头载荷的目标函数,采用Matlab软件优化截齿间距,再次进行离散元仿真,比较优化前后截割载荷情况,评价仿生截割头的优缺点。比较两种截割头载荷曲线得出结论:以45.833°为截齿周向安装角的仿生截割头,增强了横向载荷曲线的连续性,能够改善截割头纵向工况和垂直工况的载荷情况,提高了截割头工作稳定性,初步验证了截齿仿生排布方式的可行性。
【关键词】：截齿排布 叶序理论 仿生 离散元仿真
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.1.1 课题研究背景11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 掘进机国内外研究现状12-17
• 1.2.1 掘进机国内研究现状12-15
• 1.2.2 掘进机国外发展现状15-17
• 1.3 离散元法的发展及应用17-19
• 1.4 叶序理论简介19-20
• 1.5 课题研究的内容20-22
• 第2章 截割头运动分析与受力分析22-32
• 2.1 截齿运动分析22-28
• 2.1.1 齿尖空间位置方程的建立22-24
• 2.1.2 截齿运动轨迹的确定24-28
• 2.2 截割头受力分析28-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 叶序理论和截齿仿生排布设计32-50
• 3.1 几何角度分析叶序理论32-34
• 3.2 数学角度分析叶序理论34-37
• 3.3 截割头仿生模型的建立37-49
• 3.3.1 现有截割头截齿排布设计38-40
• 3.3.2 仿生截割头截齿排布设计40-44
• 3.3.3 截齿安装定位方法44-47
• 3.3.4 仿生截割头模型建立47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 截割头截割煤岩的离散元仿真50-64
• 4.1 煤岩接触模型的选择50-52
• 4.2 煤岩离散元模型的建立52-55
• 4.3 截割头截割工况仿真分析55-63
• 4.3.1 横向工况仿真分析56-58
• 4.3.2 纵向工况仿真分析58-61
• 4.3.3 垂直工况仿真分析61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 截割头截齿间距优化64-74
• 5.1 优化设计64-66
• 5.2 截齿间距的优化66-71
• 5.3 优化后截割头截割工况的离散元分析71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果81-82
• 致谢82-83

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本文编号：683349