掘进机实验台的假岩壁截割模拟分析.pdf

《掘进机实验台的假岩壁截割模拟分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Academic掘221008徐州进工程学院江苏省大型工江苏徐州一何凡／刘忆／富佳兴123000辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新一何凡实验台；假岩壁；截齿；模拟100013天地机科技股份有限公司开采设计事业部北京一李翠华富佳兴摘要：为了完实善煤矿掘进机的厂内实验系统，对实验台前端的假岩壁进行不同性能的取样，本文通过截齿对假岩壁截割的模拟实验．应用LS—DYNA建立柔性体截齿实体模型，根据无网格光滑质点动力学理论构建岩壁的本构模型。通过对三种坚固性系数岩壁截齿模拟，得到截齿硬质合金头处的应力变化及其统计值：模拟结果表明：齿体硬质合金头的

2、应力集中较严重，当9c<13时，对应的应力最大值为355N645MPa之间，满足验强度要求，损坏由疲劳破坏所致。前言厶闰1．掘进机截割假岩壁力学模型的建立壁的过程进行模拟。研究岩壁截割时截齿的失效原因与破坏1．1截齿模型截齿的截割速度为80m／min，切削厚度为机理，现设汁出一套由假岩壁、承载扳和引截齿由齿体与硬质合金头两部分组成。齿170nm~。模拟时间为25s。利用LS—DYNA对所建桥等组成的的实验系统，其结构如图1所示。为体为42CrMo钢，材料弹性模量为212GPa，泊立的模型进行模拟J，得到，为9、t0、13了搞清截齿截割岩壁

3、过程的受力情况、了解其松比为0．28，密度为7850kg／m；硬质合金头时刨刀硬质合金头连接部位的产生的应力变化强度特征，将掘进机置于试验系统中进行截割材料为YG系列硬质合金，材料弹性模量为曲线分别如图4a、34b、4c所示。模拟实验，假本文将利用柔性体材料模型(MAT—600GPa，泊松比为0．22，密度为14600kg／m。PLASTICKINEMATIC)建立掘进机截齿的实体模。在LS—DYNA中对截齿进行建模，采用3D型，利用无岩网格光滑质点动力学SPH理论，建s。1id164单元类型和柔性体材料模型(MAT—立截齿截割工况模型。

4、通过LS—DYNA对截齿裁PLASTICKINEMATIC)建立的截齿的有限元模型割不同硬质壁岩壁的截割过程进行数值模拟，如图2所示。截齿和岩壁的有限元整体模型如毛得到截齿硬质台金头处的应力变化及其统计值，图3所示。并对模拟结果进行分析，为研究截齿截割岩壁1．2岩壁本构模型的工况、强截度提供一种新的}段和方法。岩壁模型是利用光滑质点动力学SPH理论建立的模型，可以简单而精确地实现复杂的割本构行为，SPtt是用插值函数给出量场在一点处的核心估计值，将连续介质动力学的守恒定律由微分方程形式转换为积分形式，进而转换为500模求和。SPH方法中，

5、质点近似函数定义为：400拟兀，()=J，、()w一Y，)；核函数W使用辅3130助函数0进行定义：斋：这里d是毛1掘进机验台档空间维数，h是光滑长度，光滑长度随时间和空M分odelJlechl问变化。SPH中最常用的光滑核是一：次B一样条，定义为：1o0析0t一“2+；“3，II-0510152025横拟时间／s1(2，1lI2(1)0．2这里u是归一一化常最，由空间维数确定。所以选取岩壁材料模型13，含失效的弹塑性材料(MATISOTROPICElASTICFAilURE)，其岩壁基本参数为：剪切模量为6910MPa，体积模量毛为10

6、．5GPa塑性强化模量为150MPa，泊松比树为0．23，塑性失效应变为0．06。2．截齿截割同硬质岩壁时的截齿强度分析为计算截齿截割岩壁时截齿硬质合金头应力情况，取硬质合金头处为分析点，对不同硬度(用坚固性系数f表示)岩壁下截齿截割岩中国机械MachineChina157Academic、、／I、：≠木网4截齿截割不同硬度岩壁的应力曲线参考文献：设模拟中截齿的第i个受力为，整个截割过程(n个样本)的均值、均方差s、变差n]李哓勇，曹义华，蒋崇文．降落伞稳系数t的计’算方法如F：定下降阶段流场的数值模拟[J]．航天返回与遥l(2)由以上可

7、知，截齿硬质合金头最大工作应感。2004，25(2)：59．力远小于材料的许用应力(4560MPa)，排除因[2]杨丽，周哲波．掘进机截割头截齿分布l，、强度因素失效的可能性，由于截齿硬质合金头的探讨[J]．煤矿机械，2008，29(12)：71—73．=(喜(．T，一)‘。处长时间产生较大随机应力，齿尖磨损变钝，[3]谢贵君．采煤机镐形截齿截割力模拟t=S／(4)判定疲劳失效。[J]．煤矿机械，2009，30(3)：43—44．应用mat]ab编写数据整理程序，输出截3．结论[4]黄民，吴淼，魏任之．横切割头掘割连接部分析点的应力统t1

8、结果见表1。模拟结(1)本文在掘进机试验系统中模拟截齿截进机械振动特性研究[J]．机械工程学报，果表明，随岩壁硬度增加，截齿合金头处应力割岩壁的过程、模拟结果表明：该截齿的受力2002．38(