鉆式采煤機工作機構(gòu)定向鉆進偏斜研究.pdf

1、煤炭資源是一種不可再生能源，為了最大化其開采利用率，避免資源浪費，薄與極薄煤層的棄采、濫采等問題已經(jīng)成為實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展不得不面對的重要難題。鉆式采煤機作為一種新型的薄煤層無人工作面開采設(shè)備，其工作機構(gòu)的定向鉆進性能成為制約設(shè)備使用壽命和鉆采效率的關(guān)鍵問題?；诖?，本文采用理論分析、多體動力學(xué)仿真和?；囼炑芯康姆椒?，對工作機構(gòu)的穩(wěn)定性、模態(tài)、偏斜和振動特性進行研究，分析結(jié)構(gòu)形式、鉆進深度、載荷等因素對鉆式采煤機工作機構(gòu)定向鉆進性

2、能的影響，并針對五鉆頭采煤機工作機構(gòu)提出新型鉆桿穩(wěn)定器及一種液壓糾偏機構(gòu)來保證其鉆進的定向性。
　　在對鉆式采煤機工作機構(gòu)合理簡化和假設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了鉆式采煤機工作機構(gòu)正弦屈曲和螺旋屈曲問題的力學(xué)模型，并導(dǎo)出了屈曲平衡方程，得到了臨界屈曲載荷與臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為鉆式采煤機工作機構(gòu)的設(shè)計和研究提供了指導(dǎo)和理論依據(jù)。
　　基于模態(tài)分析理論，利用ANSYS-Workbench軟件對鉆式采煤機工作機構(gòu)進行約束模態(tài)分析和預(yù)應(yīng)力模態(tài)分

3、析，獲得了不同結(jié)構(gòu)形式、不同鉆桿長度條件下工作機構(gòu)的固有頻率和模態(tài)振型，并分析了各因素對工作機構(gòu)固有頻率和振型的影響規(guī)律，得到了工作機構(gòu)彎曲變形形式與各因素之間的關(guān)系，為提高工作機構(gòu)整體和局部穩(wěn)定性提供了參考和指導(dǎo)。
　　利用動力學(xué)分析軟件 ADAMS軟件建立了鉆式采煤機工作機構(gòu)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型，分別對三鉆頭、五鉆頭工作機構(gòu)在不同鉆進深度和不同偏載條件下的偏斜和振動特性進行了仿真分析。研究表明：五鉆頭工作機構(gòu)的抗偏斜能力、振動特

4、性和偏斜作用力明顯優(yōu)于三鉆頭工作機構(gòu)形式；隨著鉆進深度的不斷增加，工作機構(gòu)在x和y方向的偏斜和振動均有增大趨勢并逐漸趨于穩(wěn)定，且在y方向的偏斜量遠大于x方向的偏斜量；受偏載作用時，工作機構(gòu)會產(chǎn)生較為嚴重的單側(cè)偏斜；鉆桿穩(wěn)定器每間隔5節(jié)鉆桿和風(fēng)筒布置時，既能有效減小工作機構(gòu)的偏斜和振動，又能盡量少的布置穩(wěn)定器以減弱其對鉆桿輸煤的影響。仿真研究結(jié)果為降低鉆式采煤機工作機構(gòu)的振動、提高鉆式采煤機工作可靠性和使用壽命提供了依據(jù)。
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