【摘要】：截割頭作為掘進機的關鍵部件之一,其截割性能的優(yōu)劣決定了掘進機的工作性能。在截割頭的設計過程中,截齒的安裝參數(shù)設計的好壞將影響截割頭截齒載荷、截割性能以及掘進機工作效率。因此對截割頭的安裝參數(shù)進行研究,具有重要的現(xiàn)實意義。本文以某型號懸臂縱軸式掘進機截割頭為研究對象,基于離散元法對截割頭截齒截割煤巖的工作過程進行仿真模擬,并研究分析截割角、旋轉角對截割頭截割性能、截齒載荷的影響,為截割頭結構改進以及優(yōu)化設計提供理論依據(jù)。主要研究工作如下:(1)根據(jù)懸臂式掘進機截割頭的基本結構特征,深入的研究截割頭排列布置參數(shù)以及安裝角度,提出了截割頭虛擬裝配方法。通過分析截割頭截齒的運動軌跡、截齒載荷以及工況參數(shù),得到截齒截割煤巖的運動簡化形式。(2)建立煤巖的三維離散元模型。根據(jù)煤巖結構特征和基本特性,提出了基于EDEM的顆粒生成方法,并根據(jù)EDEM所提供的API函數(shù),利用C++語言,結合VS編譯環(huán)境開發(fā)了外部顆粒工廠插件。提出煤巖顆粒之間采用Hertz-Mindlin黏結模型、煤巖顆粒與幾何體之間采用Hertz-Mindlin無滑移模型。通過采用單軸壓縮和巴西劈裂數(shù)值模擬試驗對煤巖顆粒細觀參數(shù)進行。(3)采用EDEM軟件對截齒截割煤巖的動態(tài)破壞過程進行了仿真分析,從細觀角度分析煤巖在截割頭截齒作用下的斷裂、破碎過程。通過對不同截割頭截齒安裝角度下的截齒截割煤巖進行模擬仿真,得出了截割角、旋轉角對截齒截割性能、截齒載荷的影響關系,為合理選擇截割頭安裝參數(shù)提供了參考價值。
[Abstract]:Cutting head is one of the key components of the roadheader, and its cutting performance determines the working performance of the roadheader. In the design process of the cutting head, the design of the installation parameters of the cutter will affect the load, the cutting performance and the working efficiency of the roadheader. Therefore, it is of great practical significance to study the installation parameters of the cutting head. In this paper, the cutting head of a type of cantilever longitudinal roadheader is taken as the research object. Based on discrete element method, the working process of cutting coal and rock of cutting head is simulated, and the cutting angle and rotation angle are studied and analyzed to the cutting performance of cutting head. The influence of cutting load provides theoretical basis for structural improvement and optimization design of cutting head. The main research work is as follows: (1) according to the basic structure characteristics of the cutting head of the cantilever type roadheader, the arrangement parameters and the installation angle of the cutting head are deeply studied, and the virtual assembly method of the cutting head is put forward. By analyzing the movement track, load and working condition parameters of the cutting head, the simplified form of movement of the cutting coal and rock is obtained. (2) the three-dimensional discrete element model of coal and rock is established. According to the structural characteristics and basic characteristics of coal and rock, a method of particle generation based on EDEM is proposed. According to the API function provided by EDEM, the external particle factory plug-in is developed by using C language and combining with the VS compiling environment. The Hertz-Mindlin bonding model is used between coal and rock particles, and the Hertz-Mindlin non-slip model is used between coal and rock particles and geometry. By using uniaxial compression and Brazilian splitting numerical simulation test, the mesoscopic parameters of coal and rock particles are analyzed. (3) the dynamic failure process of cutting coal and rock is simulated and analyzed by using EDEM software. In this paper, the fracture and fracture process of coal and rock under the action of cutting head tooth cutting are analyzed from a meso point of view. Based on the simulation of coal and rock cutting with different cutting head gear installation angles, the cutting angle, rotation angle and the influence relation of cutting load on the cutting performance are obtained, which provides a reference value for reasonable selection of the installation parameters of the cutting head.
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD421.5

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本文編號：2200793