本文關(guān)鍵詞：基于離散元法的掘進(jìn)機(jī)截割頭截割性能研究

  更多相關(guān)文章： 離散元法 掘進(jìn)機(jī) 截齒 煤巖 截割比能耗

【摘要】：掘進(jìn)機(jī)是一種綜合類掘進(jìn)設(shè)備,在煤炭開采中占有重要地位。作為掘進(jìn)機(jī)核心零部件之一,截割頭工作環(huán)境復(fù)雜,且煤巖分布不均導(dǎo)致截齒受力具有很大的隨機(jī)性。目前,國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)配套的截割頭主要依賴于進(jìn)口,在使用過程中截割效率低、截齒消耗量大,無法滿足正常截割要求,并且存在采購成本昂貴、維修服務(wù)困難、無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問題,嚴(yán)重制約了我國掘進(jìn)機(jī)整機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展和利潤空間。開展掘進(jìn)機(jī)截齒截割煤巖機(jī)理研究,分析截齒設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)載荷特性的影響,將為我國打破國外公司技術(shù)壟斷,實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)整機(jī)產(chǎn)品國產(chǎn)化、系列化和工程推廣提供支持。本文以某公司EBZ200懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)截割頭為研究對(duì)象,利用離散元法建立截齒截割過程仿真模型,分析參數(shù)對(duì)截齒截割特性的影響,為截齒設(shè)計(jì)和安裝尋求理論依據(jù)。探討了掘進(jìn)機(jī)截割頭的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)參數(shù),分析了煤巖的摩擦系數(shù)、強(qiáng)度和堅(jiān)固系數(shù)三個(gè)主要性質(zhì),對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒的截割功能角和安裝工藝角兩個(gè)安裝角度進(jìn)行了說明,并對(duì)兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了討論,分析了截割頭的截割性能評(píng)價(jià)指標(biāo),即截齒受力、載荷變差系數(shù)和截割比能耗。利用混凝土制作了煤巖的近似物理模型并對(duì)其進(jìn)行了取芯,通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)得到了取芯試樣的力與位移關(guān)系曲線,并將壓縮過程分為彈性與脆性兩個(gè)變化階段。建立了取芯試樣單軸壓縮離散元模型,通過不斷調(diào)整仿真參數(shù)得到了與實(shí)驗(yàn)基本一致的結(jié)果,為截齒截割過程仿真中煤巖物性參數(shù)的正確選取提供了依據(jù)。建立了掘進(jìn)機(jī)截齒截割過程的三維離散元仿真模型,采用Pro/E對(duì)截齒和煤巖進(jìn)行幾何建模,利用Gambit對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,通過Fluent確定顆粒的中心位置和半徑,應(yīng)用EDEM進(jìn)行顆粒沉積和截齒截割過程的仿真計(jì)算。通過曲線和圖表對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割過程離散元仿真結(jié)果進(jìn)行了研究,分析了截齒切削角、旋轉(zhuǎn)角和半錐角三個(gè)角度對(duì)截齒受力、載荷變差系數(shù)及截割比能耗三個(gè)截割性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響,為正確選擇截割頭截齒設(shè)計(jì)參數(shù)提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：離散元法 掘進(jìn)機(jī) 截齒 煤巖 截割比能耗
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD421.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的提出及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 掘進(jìn)機(jī)國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 截齒截割性能國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 離散元法及其應(yīng)用國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線16-18
• 第2章 掘進(jìn)機(jī)截割頭設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)參數(shù)研究18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 煤巖性質(zhì)18-20
• 2.2.1 煤巖的摩擦系數(shù)18-19
• 2.2.2 煤巖的強(qiáng)度19
• 2.2.3 煤巖的堅(jiān)固系數(shù)19-20
• 2.3 安裝角度的定義及轉(zhuǎn)換20-24
• 2.3.1 截割功能角20-21
• 2.3.2 安裝工藝角21-22
• 2.3.3 截割功能角與安裝工藝角之間的關(guān)系22-24
• 2.4 截齒截割性能評(píng)價(jià)指標(biāo)24-27
• 2.4.1 截齒受力24-26
• 2.4.2 載荷變差系數(shù)26-27
• 2.4.3 截割比能耗27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 煤巖物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 煤巖試樣的壓縮實(shí)驗(yàn)29-32
• 3.2.1 制取煤巖試樣29-30
• 3.2.2 單軸壓縮實(shí)驗(yàn)30-31
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理31-32
• 3.3 壓縮實(shí)驗(yàn)離散元仿真32-33
• 3.3.1 離散元模型的建立32
• 3.3.2 仿真結(jié)果分析32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第4章 掘進(jìn)機(jī)截割過程三維離散元仿真模型的建立35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 幾何模型的建立35-36
• 4.3 離散元仿真模型的建立36-39
• 4.3.1 Gambit網(wǎng)格劃分36-37
• 4.3.2 Fluent顆粒計(jì)算37
• 4.3.3 EDEM沉積計(jì)算37-39
• 4.3.4 截割過程參數(shù)設(shè)置39
• 4.4 本章小結(jié)39-41
• 第5章 掘進(jìn)機(jī)截割過程三維離散元仿真結(jié)果分析41-61
• 5.1 引言41
• 5.2 切削角對(duì)截割性能的影響41-47
• 5.2.1 球冠段截齒切削角對(duì)截割性能的影響41-43
• 5.2.2 圓錐段截齒切削角對(duì)截割性能的影響43-45
• 5.2.3 圓柱段截齒切削角對(duì)截割性能的影響45-47
• 5.3 旋轉(zhuǎn)角對(duì)截割性能的影響47-54
• 5.3.1 球冠段截齒旋轉(zhuǎn)角對(duì)截割性能的影響48-50
• 5.3.2 圓錐段截齒旋轉(zhuǎn)角對(duì)截割性能的影響50-52
• 5.3.3 圓柱段截齒旋轉(zhuǎn)角對(duì)截割性能的影響52-54
• 5.4 半錐角對(duì)截割性能的影響54-60
• 5.4.1 球冠段截齒半錐角對(duì)截割性能的影響54-56
• 5.4.2 圓錐段截齒半錐角對(duì)截割性能的影響56-58
• 5.4.3 圓柱段截齒半錐角對(duì)截割性能的影響58-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果67-68
• 致謝68

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