掘進機截割頭設計及有限元仿真研究.pdf

1、我國對煤礦的需求日益增加，掘進機是采煤機械中必不可少的設備，截割頭是掘進機主要承擔截煤作業(yè)的部件。目前，國內掘進機的設計水平已達國際標準，但國產(chǎn)截割頭的設計依然存在較多問題，不能滿足實際需求，其成套截割頭主要采用國外先進產(chǎn)品。在截割過程中，國產(chǎn)截割頭截齒消耗量較大，且易于損壞；而國外截割頭截齒磨損較小，效率較高，但存在價格壟斷，具有技術保護，對我國掘進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴重制約。以掘進機截割頭及截齒為重點研究對象，從理論入手，結合數(shù)值分析和有限

2、元仿真對截割頭進行設計，尋求截割頭結構最優(yōu)參數(shù)，并通過現(xiàn)場實驗驗證仿真的正確性，為截割頭的設計提供新的方法和研究基礎。
　　推導了掘進機截割頭截齒包絡線、截齒螺旋線、截齒圓周角和截齒安裝角度的數(shù)學模型，并以截割頭受載情況、載荷波動、截割比能耗和截割產(chǎn)塵量的數(shù)學模型反映截割頭的截割評價指標。
　　利用MATLAB GUI對截齒排布、切削圖、截齒安裝角度轉換和截割頭性能指標進行界面化設計，得到了截齒齒尖點的三維坐標，分析了截割頭

3、形狀參數(shù)、截齒安裝參數(shù)和工況參數(shù)對切削圖和偏載系數(shù)的影響，說明了截割頭性能指標影響因素。
　　利用Pro/E軟件建立了截割頭及截齒截割煤巖的三維參數(shù)化幾何模型，探討了截割頭、截齒齒身、合金頭和煤巖體的物理材料參數(shù)，利用HyperMesh對三維煤巖體模型進行了網(wǎng)格劃分，在LS-DNYA中對截割頭及截齒截割煤巖建立了有限元仿真模型。
　　通過云圖和關系曲線表達了截割頭及截齒截割煤巖有限元仿真結果，分析了截割頭及截齒載荷、載荷波動