為解決傳統(tǒng)掘進機掘進硬巖巷道時截齒耗損率嚴重、設備故障率高、破巖速度慢和效率低等問題,提出的一種具有懸臂式掘進機特點的新型碟盤刀齒,研究徑向切削與軸向振動復合破碎煤巖的基本力學原理和載荷特性,分析刀齒載荷與結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)之間的關(guān)系。利用數(shù)值模擬和試驗的方法分析刀齒在不同運動形式下破碎煤巖的力學特性。采用理論分析的方法,分析在不同階段下刀齒與煤巖相互作用的力學關(guān)系,將刀齒等效分解為齒尖與楔面兩部分,通過分析兩部分在不同運動方式下的作用特征,采用復合效應的疊加原理,對刀齒齒尖與楔面上的作用力進行矢量疊加,建立刀齒徑向切削破碎煤巖的數(shù)學模型。根據(jù)刀齒的運動形式,以抗剪強度和抗拉強度為理論基礎,構(gòu)建了刀齒復合軸向向上破碎煤巖時,抗剪和抗拉強度破碎煤巖的數(shù)學模型。采用數(shù)值模擬的方法,研究刀齒在徑向切削和徑向切削與軸向振動復合破碎煤巖的載荷特性,對比分析刀齒徑向切削和復合破碎煤巖時載荷特性。研究刀齒振動幅值、振動頻率、徑向速度、楔面角度和切削厚度等參數(shù)對刀齒載荷的影響規(guī)律。刀齒破碎煤巖時,拉應力集中在刀齒齒尖,而壓應力集中在刀齒楔面處。對比分析了數(shù)值模擬載荷與刀齒理論模型載荷,二者具有一致性,... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題目的及意義
    1.2 掘進機的國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 國外研究
        1.2.2 國內(nèi)研究
    1.3 截割機構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.4 截割破碎機理研究概況
        1.4.1 截割破巖理論
        1.4.2 數(shù)值模擬研究
        1.4.3 試驗研究
    1.5 主要研究內(nèi)容
2 碟盤刀齒破碎煤巖的力學機制
    2.1 碟盤刀齒
    2.2 刀齒齒尖破碎煤巖的力學特性
        2.2.1 彈塑性擠壓階段
        2.2.2 壓皺壓裂階段
        2.2.3 體積破碎階段
        2.2.4 大塊崩落階段
    2.3 本章小結(jié)
3 碟盤刀齒破碎煤巖的力學模型
    3.1 刀齒齒尖的力學模型
        3.1.1 徑向切削的力學模型
        3.1.2 軸向振動的力學模型
        3.1.3 復合運動的力學模型
        3.1.4 瞬時切削厚度的等效力學模型
    3.2 刀齒破碎煤巖的力學模型
        3.2.1 徑向切削破碎煤巖的力學模型
        3.2.2 復合運動破碎煤巖的力學模型
    3.3 模型分析與結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
4 碟盤刀齒破碎煤巖的數(shù)值模擬
    4.1 煤巖破碎的有限元模型
        4.1.1 本構(gòu)模型
        4.1.2 有限元模型的建立
    4.2 徑向切削破碎煤巖的數(shù)值模擬
        4.2.1 楔面角度對刀齒載荷的影響
        4.2.2 切削厚度對刀齒載荷的影響
    4.3 刀齒復合破碎煤巖的數(shù)值模擬
        4.3.1 振動幅值對刀齒載荷的影響
        4.3.2 振動頻率對刀齒載荷的影響
        4.3.3 徑向速度對刀齒載荷的影響
        4.3.4 楔面角度對刀齒載荷的影響
        4.3.5 切削厚度對刀齒載荷的影響
    4.4 徑向切削數(shù)值模擬與理論的對比分析
    4.5 本章小結(jié)
5 碟盤刀齒徑向切削破碎煤巖試驗
    5.1 煤巖截割試驗臺
    5.2 刀齒載荷轉(zhuǎn)換的數(shù)學關(guān)系
    5.3 不同楔面角度下徑向切削破碎煤巖的載荷譜
        5.3.1 刀齒載荷的統(tǒng)計特征
        5.3.2 刀齒載荷的頻譜特性
    5.4 試驗與理論力學模型的對比分析
        5.4.1 徑向切削試驗與理論模型對比分析
        5.4.2 徑向切削試驗與復合運動理論模型對比分析
    5.5 不同刀齒位置角度下徑向切削破碎煤巖試驗
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
學術(shù)論文與研究項目
學位論文數(shù)據(jù)集
詳細摘要


【參考文獻】：
期刊論文
[1]小波分解重構(gòu)截齒載荷譜的幅值關(guān)聯(lián)性與分形特征[J]. 劉春生,袁昊,李德根,徐玉蕓.  煤炭科學技術(shù). 2018(05)
[2]碟盤刀具振動與切削破碎煤巖力學特性的數(shù)值模擬[J]. 劉春生,徐玉蕓,袁昊,那洪亮,劉延婷.  黑龍江科技大學學報. 2018(01)
[3]煤礦懸臂式掘進機截割頭位置精確控制方法[J]. 毛清華,陳磊,閆昱州,張旭輝,劉永偉.  煤炭學報. 2017(S2)
[4]盤形滾刀刀圈結(jié)構(gòu)地質(zhì)適應性設計方法[J]. 夏毅敏,林賚貺,賀飛,吳遁,李正光,暨智勇.  機械工程學報. 2018(01)
[5]我國煤巷機械化掘進設備現(xiàn)狀及錨桿支護技術(shù)的探討[J]. 康海東.  機械管理開發(fā). 2017(03)
[6]碟盤刀齒沖擊與切削復合破碎煤巖的載荷特性[J]. 劉春生,徐玉蕓,李德根,袁昊.  黑龍江科技大學學報. 2017(02)
[7]刨刀刨削煤巖特性數(shù)值模擬研究[J]. 郭辰光,李源,胡迪,張利民.  煤炭科學技術(shù). 2017(02)
[8]煤礦高效掘進技術(shù)發(fā)展初探[J]. 熊權(quán)湘,曾葉欣,張卓慧,顏紅芹.  煤礦機械. 2016(11)
[9]盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)的分析與研究[J]. 王星光,蘇習燦.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(18)
[10]基于炮掘法的硬巖快速掘進設備配置研究[J]. 李國輝,李基,吳婕萍,吳鑫.  煤礦機械. 2016(04)

碩士論文
[1]盾構(gòu)刀具破巖特性的數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 徐孜軍.中南大學 2012
[2]盾構(gòu)掘進機切刀切削軟巖和土壤受力模型研究及實驗驗證[D]. 暨智勇.中南大學 2009



本文編號：3698691