本文關(guān)鍵詞：基于葉序理論掘進(jìn)機(jī)截齒排布仿真研究

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【摘要】：截割頭是掘進(jìn)機(jī)截割煤巖的工作裝置,截齒在其包絡(luò)面上呈螺旋線狀分布,截齒排布方式的好壞決定了截割頭截割性能的優(yōu)劣,所以合理的截齒排布方式是截割頭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一。本文以懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)的截割頭為研究對(duì)象,將葉序理論與截齒排布參數(shù)相結(jié)合,通過(guò)截齒仿生排布的方式,達(dá)到改善截割頭截割載荷的目的。首先,本文將截割頭投影在XOY面內(nèi),確定截齒安裝半徑;根據(jù)掘進(jìn)機(jī)幾何尺寸和截割頭運(yùn)動(dòng)規(guī)律,建立截齒的速度和加速度數(shù)學(xué)模型;以截割頭力學(xué)模型為依據(jù),分析截割頭受力情況與截齒位置角的關(guān)系。其次,研究葉序理論的內(nèi)涵,根據(jù)葉片生長(zhǎng)方式與截齒排布方式的相似性,建立一種仿生截割頭模型,并繪制不同截齒安裝周向角的截齒排布展開(kāi)圖。再次,采用離散元軟件EDEM對(duì)兩種類型截割頭煤巖截割過(guò)程進(jìn)行仿真,獲取截割頭載荷曲線,分析不同截齒安裝周向角參數(shù)對(duì)截割頭載荷的影響。最后,分析截齒間距對(duì)截割頭性能的影響,根據(jù)截割頭力學(xué)模型,以截齒間距為優(yōu)化變量,建立優(yōu)化截割頭載荷的目標(biāo)函數(shù),采用Matlab軟件優(yōu)化截齒間距,再次進(jìn)行離散元仿真,比較優(yōu)化前后截割載荷情況,評(píng)價(jià)仿生截割頭的優(yōu)缺點(diǎn)。比較兩種截割頭載荷曲線得出結(jié)論:以45.833°為截齒周向安裝角的仿生截割頭,增強(qiáng)了橫向載荷曲線的連續(xù)性,能夠改善截割頭縱向工況和垂直工況的載荷情況,提高了截割頭工作穩(wěn)定性,初步驗(yàn)證了截齒仿生排布方式的可行性。
【關(guān)鍵詞】：截齒排布 葉序理論 仿生 離散元仿真
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(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6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.1.1 課題研究背景11
• 1.1.2 課題研究意義11-12
• 1.2 掘進(jìn)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 掘進(jìn)機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 掘進(jìn)機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3 離散元法的發(fā)展及應(yīng)用17-19
• 1.4 葉序理論簡(jiǎn)介19-20
• 1.5 課題研究的內(nèi)容20-22
• 第2章 截割頭運(yùn)動(dòng)分析與受力分析22-32
• 2.1 截齒運(yùn)動(dòng)分析22-28
• 2.1.1 齒尖空間位置方程的建立22-24
• 2.1.2 截齒運(yùn)動(dòng)軌跡的確定24-28
• 2.2 截割頭受力分析28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第3章 葉序理論和截齒仿生排布設(shè)計(jì)32-50
• 3.1 幾何角度分析葉序理論32-34
• 3.2 數(shù)學(xué)角度分析葉序理論34-37
• 3.3 截割頭仿生模型的建立37-49
• 3.3.1 現(xiàn)有截割頭截齒排布設(shè)計(jì)38-40
• 3.3.2 仿生截割頭截齒排布設(shè)計(jì)40-44
• 3.3.3 截齒安裝定位方法44-47
• 3.3.4 仿生截割頭模型建立47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 截割頭截割煤巖的離散元仿真50-64
• 4.1 煤巖接觸模型的選擇50-52
• 4.2 煤巖離散元模型的建立52-55
• 4.3 截割頭截割工況仿真分析55-63
• 4.3.1 橫向工況仿真分析56-58
• 4.3.2 縱向工況仿真分析58-61
• 4.3.3 垂直工況仿真分析61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 截割頭截齒間距優(yōu)化64-74
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)64-66
• 5.2 截齒間距的優(yōu)化66-71
• 5.3 優(yōu)化后截割頭截割工況的離散元分析71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果81-82
• 致謝82-83

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本文編號(hào)：683349