采煤机滚筒和截齿受力分析及优化

发布时间：2017-12-20 16:43

  本文关键词：采煤机滚筒和截齿受力分析及优化　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 滚筒 离散元仿真 有限元仿真 受力分析 结构优化

【摘要】：采煤机螺旋滚筒作为截煤和装煤的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着采煤机的工作效率和煤炭的质量。以往采煤机滚筒截割受力的研究在研究方法和理论分析上存在着许多问题和不足。因此,以实际生产工况和滚筒原始模型参数为依据建立采煤机滚筒截割煤壁的仿真模型,模拟截煤的动态过程,研究滚筒部分结构参数对其截割性能的影响,进而改进和优化滚筒结构,课题在提高采煤机截割性能及滚筒结构设计方面具有指导意义。本课题主要进行三部分的研究。第一部分利用UG建立采煤机螺旋滚筒的三维模型,使用离散元软件PFC对煤壁宏观参数进行标定并建立煤壁模型,分析滚筒截割煤壁的动态过程,验证了离散元法分析滚筒截煤动态过程的可行性;第二部分在前面内容的基础上研究截齿安装角度和截线距对滚筒截割性能的影响,绘制整个截割过程中滚筒的截割力曲线,得到单位时间内滚筒截落的煤壁颗粒体积以及截割比能耗,通过统计对比分析,对截齿安装角度和截线距两个重要结构参数进行优化。第三部分利用有限元软件ABAQUS对3组不同螺旋叶片升角的滚筒截割煤壁的过程进行仿真分析,求取相对应的截割力的平均值和标准差,通过分析滚筒整体受力大小和波动程度,得到使滚筒截割性能较好的叶片升角取值。研究结果表明:从滚筒受力情况和截割比能耗来看,在相同截割条件下选用截齿安装角度为45°的滚筒较其余四种安装角度更为合适;整个截割过程中截线距较小的滚筒整体受力较小,但截割载荷波动并不一定较小,截线距为70mm的滚筒截割比能耗较小,综合滚筒受力情况和截割比能耗来看,滚筒截线距应取60~70 mm为宜;螺旋叶片升角对滚筒截割受力是有一定影响的,叶片升角20°的滚筒整体所受截割力较小,叶片升角18°滚筒载荷波动较小,升角22°滚筒截割受力情况较差,不宜选用升角过大(22°)的滚筒进行截割。通过分析研究得出了滚筒结构参数包括截齿安装角度、截线距和螺旋叶片升角对滚筒截割性能的影响,为合理的选择滚筒结构参数提供了参考和依据。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD421.6

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李强;毛君;张明玉;谢苗;;采煤机截齿三向力测试方案设计及实验研究[J];工程设计学报;2016年05期

2 刘富有;陈鹏宇;余宏明;;基于Flatjoint接触模型的岩石单轴压缩和巴西劈裂颗粒流模拟研究[J];长江科学院院报;2016年09期

3 刘春生;李德根;;不同截割状态下镐型截齿侧向力的实验与理论模型[J];煤炭学报;2016年09期

4 张倩倩;韩振南;张梦奇;张建广;;截齿破岩机制及截线间距优化试验研究[J];岩土力学;2016年08期

5 毛君;潘德文;李强;谢苗;由旭平;;斜切进刀时采煤机滚筒力学特性分析[J];工程设计学报;2015年06期

6 赵丽娟;田震;刘旭南;谢波;;薄煤层采煤机滚筒载荷特性仿真分析[J];系统仿真学报;2015年12期

7 刘春生;王庆华;李德根;;镐型截齿截割阻力谱的分形特征与比能耗模型[J];煤炭学报;2015年11期

8 起雪梅;;采煤机滚筒截齿截线距有限元分析与优化[J];煤矿机械;2014年10期

9 刘春生;王庆华;任春平;;镐型截齿载荷谱定量特征的旋转截割实验与仿真[J];黑龙江科技大学学报;2014年02期

10 张丽明;谢进;;采煤机滚筒破煤机理仿真研究[J];煤矿机械;2013年10期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 张倩倩;掘进机截齿截割硬岩的试验与数值模拟研究[D];太原理工大学;2016年

2 高魁东;薄煤层滚筒采煤机装煤性能研究[D];中国矿业大学;2014年

3 曹艳丽;连续采煤机动态特性及结构优化设计的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

4 刘送永;采煤机滚筒截割性能及截割系统动力学研究[D];中国矿业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 薛佳鹏;采煤机滚筒截割过程运动参数匹配研究[D];太原理工大学;2014年

2 张文君;基于离散弹簧元法的采煤机单齿截割仿真研究[D];西安科技大学;2013年

3 宋杨;镐型截齿截割煤岩力学特性的数值模拟[D];黑龙江科技大学;2013年

4 李勇;高应力硬岩镐形截齿截割破岩研究[D];中南大学;2012年

5 白学勇;采煤机截齿冲击动力学性能分析[D];西安科技大学;2010年

6 宋波;横轴式掘进机截割头设计过程及优化方法的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

7 屈中华;滚筒采煤机螺旋滚筒的参数优化设计研究[D];东北大学;2008年

8 于信伟;复杂煤层模拟及连续采煤机截割机构参数优化[D];辽宁工程技术大学;2006年

，

本文编号：1312815