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《黑龙江科技大学》 2015年
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镐型截齿力学特性试验研究与双联镐齿截割数值模拟

王庆华  
【摘要】:采煤机依靠滚筒上的截齿破碎煤岩,截齿截割性能将直接影响着煤岩截割的效率和采煤机整机的性能。为探索高效率、低能耗的煤岩截割方法,定量分析镐型截齿的力学性能,采用试验研究、理论分析和仿真模拟相结合的研究方法,分析相关因素对截割性能的影响,探究双联镐型截齿同步截割煤岩的力学性能。以煤岩截割理论为基础,建立镐型截齿旋转截割试验台;以抗压强度作为参考量,完成试验模拟煤壁的制作。阐明试验测试载荷与截齿三向力的关系,通过试验测试的轴向载荷表征截割阻力的大小及规律,以试验数据为基础,定量分析截齿切向安装角、切削厚度对截割阻力(轴向载荷)的影响,并给出相应的关系式;应用最大似然估计法分析三种类型截齿侧向力的分布规律,指出叶片上截齿自旋转的可能性,以及滚筒上位置的不同对截齿侧向力的影响。基于分形几何理论,给出表征截割性能分形特征量(盒维数和粉煤量比例系数)的算法。以试验数据为基础,在不同安装角和切削厚度条件下,研究截齿的盒维数、比例系数与安装角和切削厚度的关系,并建立了关系式;基于单因素试验,以理论推导结合试验测算为研究方法,建立镐型截齿旋转截割煤岩的比能耗模型。利用ABAQUS有限元软件对双联镐型截齿旋转截割煤岩的过程进行仿真模拟,分析双齿同步作用时煤岩的破碎形式,针对不同切削厚度和截线距条件,分析截齿的截割性能,给出双联镐型截齿破碎煤岩的截割阻力;根据不同切削厚度和截线距条件,分析双齿截割时应力耦合作用对截割阻力的影响;与单齿顺序式截割相比,双齿同步作用提高了截割性能。研究成果为高效的滚筒式采煤机工作机构设计提供参考依据,为实现个性化滚筒设计和整机受力分析奠定基础。
【学位授予单位】:黑龙江科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD421.6

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