截齿链截割煤岩的力学特性研究

发布时间：2017-10-05 00:20

  本文关键词：截齿链截割煤岩的力学特性研究

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【摘要】：为改善薄煤层采煤机装煤难题,课题组自主研发了将截割链和滚筒以复合的方式应用于薄煤层采煤机的截齿链式滚筒采煤机,以内侧臂和截割链传动组合的方式传递动力,在不改变滚筒本身几何轮廓基础上,以期提高采煤机的装煤效率。以截齿链为研究对象,采用理论分析、实验研究和有限元模拟相结合的方法,对截齿链截割煤岩的力学特性进行深入研究。基于理论力学分析方法,对截割链张力的计算得到其截割煤岩时的最大受力点位置;通过不同工况下的链节受力分析,建立截割链不同位置链节的受力模型;根据卡氏定理,找出链板耳座的危险截面,并对相应零部件进行强度校核计算。分别利用ABAQUS有限元仿真软件和多截齿参数可调式旋转截割实验台对截齿截割煤岩进行单因素煤岩截割实验,研究截齿三向载荷与轴向倾斜角θ的关系以及轴向倾斜角θ≠0°时截齿三向载荷与切向安装角β的关系,并将二者所得到的结果进行对比分析,进而为截齿链上镐型截齿的安装提供参考,并为后续的截齿链应力分布的仿真实验研究奠定基础。基于有限元理论,利用ABAQUS模拟软件建立了截齿链截割煤岩过程的仿真模型,得到了轴向倾斜角θ对截齿链应力分布的影响规律。仿真结果表明:链节最大屈服应力最大值随着轴向倾斜角θ的增加而增大,且在轴向倾斜角θ≥15°之后,屈服应力最大值呈线性增加,其位置全部都为齿座正面左上方;随着轴向倾斜角θ的增加,链节焊口最大屈服应力最大值变化较小,其出现的位置随机变化;随着轴向倾斜角θ的增加,链节焊口最大拉应力最大值随之增大,应力最大值出现的位置主要集中在齿座和链板焊接处正面右侧。研究成果为高效装煤的截齿链式采煤机工作机构设计提供参考依据,为实现个性化滚筒设计和整机受力分析奠定基础。
【关键词】：截齿链 镐型截齿 侧向载荷 本构模型 应力分布
【学位授予单位】：黑龙江科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.6
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 1 绪论12-17
• 1.1 课题目的及意义12-13
• 1.2 国内外研究概况13-16
• 1.2.1 煤岩截割理论13-14
• 1.2.2 采煤机工作机构14-15
• 1.2.3 截齿链研究概况15-16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 2 截齿链式采煤机结构分析17-25
• 2.1 截齿链临界点拉力计算17-19
• 2.2 截齿链受力状态19-22
• 2.2.1 截齿链紧边与松边受力状态19
• 2.2.2 截齿链主动轮啮合区受力状态19-20
• 2.2.3 截齿链从动轮啮合区受力状态20-22
• 2.3 截齿链强度22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 镐型截齿三向载荷谱特性的数值模拟25-36
• 3.1 有限元模型建立25-26
• 3.2 不同轴向倾斜角θ的模拟结果26-31
• 3.2.1 轴向载荷26-28
• 3.2.2 径向载荷28-30
• 3.2.3 侧向载荷30-31
• 3.3 不同切向安装角β的模拟结果31-35
• 3.3.1 轴向载荷32-33
• 3.3.2 径向载荷33-34
• 3.3.3 侧向载荷34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 镐型截齿三向载荷谱特性的实验研究36-59
• 4.1 旋转截割实验台36-37
• 4.2 不同轴向倾斜角θ的实验结果37-46
• 4.2.1 轴向载荷37-40
• 4.2.2 径向载荷40-43
• 4.2.3 侧向载荷43-46
• 4.3 不同切向安装角β的实验结果46-51
• 4.3.1 轴向载荷46-48
• 4.3.2 径向载荷48-49
• 4.3.3 侧向载荷49-51
• 4.4 实验与仿真对比分析51-54
• 4.5 截齿三向载荷数学模型54-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 截割煤岩作用下截齿链应力分布规律59-73
• 5.1 有限元模型的建立59-60
• 5.2 仿真结果分析60-70
• 5.2.1 截齿链截割煤岩应力的分布特征61-64
• 5.2.2 截齿链截割煤岩链节焊口屈服应力的分布特征64-67
• 5.2.3 截齿链截割煤岩焊口拉应力的分布特征67-70
• 5.3 结构优化70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-78
• 作者简历78-79
• 学位论文数据集79

【参考文献】

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本文编号：973712