纵轴式掘进机截割头运动参数对截割载荷的影响分析.pdf

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1、·44·价值工程纵轴式掘进机截割头运动参数对截割载荷的影响分析AnalysisoftheInfluenceofKinematicsParametersofLongitudinalCuttingHeadofRoadheaderontheCuttingLoad郝建生HAOJian—sheng(中煤科工集团太原研究院，太原030006)(TaiyuanResearchInstituteofChinaCoalTechnology&EngineeringGroup，Taiyuan030006，China)摘要：对影响纵轴式掘进机截割载荷的运动参数进行了分析，在ANSY

2、S中建立了纵轴式掘进机截割头截割煤岩的有限元模型，并基于LS—DYNA对其截割过程进行了仿真分析，获得了截割载荷随时间的动态变化曲线。针对截割过程中对截割载荷影响较大的运动参数，包括截割头钻进速度、摆动速度和转速等对截割载荷的影响进行了比较分析。仿真结果表明，截割载荷随截割头钻进和摆动速度的增大而增加，随截割头转速的增大有所降低。分析结果为合理选取截割头运动参数及提高截割头的截割性能提供了理论依据。Abstract：Thekinematicsparameterswhichaffectthecuttingloadsofroadheadercuttinghead

3、wereanalyzed，andthefiniteelementmodelofcuttingprocesswasestablishedandthesimulationofcuttingprocessofcuttingheadwascarriedoutbasedonANSYS／LS—DYNA．thetimehistorydynamiccurveofcuttingloadwasobtained．Aimedatthekinematicsparametersincludingverticaldrillingvelocity，swingingvelocity，andr

4、otationvelocitywhichaffectthecuttingloads，acomparativeanalysiswasearriedout．Theresultsshowthatcuttingloadsincreasealongwiththeincreaseofverticaldrillingandswingingvelocityaswellasthedecreaseofrotationvelocity．A11theresultsachievedaboveprovidetheoreticalbasisforchoosingkinematicspar

5、ametersandimprovingcuttingperformance．关键词：截割头；ANSYS／LS—DYNA；运动参数；截割载荷Keywords：cuttinghead；ANSYS，LS—DYNA：kinematicparameter；cuttingload中图分类号：U455．3+1文献标识码：A文章编号：1006—4311(2014)21—0044—030引言1影响截割载荷的运动参数掘进机截割头在截割电机以及悬臂的带动下可以完为了分析掘进机截割头运动参数对截割载荷的影响，成煤岩的破碎，从而实现掘进工作，在实际工作中截割头在此之前必须清楚影响截割

6、载荷的主要运动参数。纵轴式的运动参数不仅影响机器的工作效率，而且也影响截割载掘进机截割头的工作过程荷的大小lll。因此，对纵轴式掘进机截割头进行运动分析并包括纵向钻进截割、水平对运动参数对截割载荷的影口向研究具有重要意义。针对截摆动截割、垂直摆动截割割头的运动分析，郭迎福回等利用坐标变换，对截齿的运动三种工作方式同。在截割头进行了研究，并通过计算机仿真分析了截割头工况参数对不同的工作方式中，主要的运动参数包括截割头转截齿运动的影响；李晓豁[31对掘进机摆动截割时截齿的运速、钻进速度以及摆动速动情况进行了运动学仿真；张鑫[41等对掘进机截割头在横度。为了直观地

7、表明截割摆截割时的载荷进行了模拟，采用序N-次规划的方法进头的运动参数，建立如图1行了优化设计，从而降低了截割头的载荷波动。然而，他们所示的截割头运动学模仅局限于对截割头运动本身的研究，没有考虑截割头的运型，其中n为截割头的转图1截割头运动学模型动参数对于截割载荷的影响规律。李晓豁同等对截割头的速，v为截割头钻进速度，v为截割头摆动速度。工况参数对截割头载荷的影响进行了研究，分析了截割头1．1截割头钻进速度掘进机截割头做纵向钻进截割横切速度和转速对截割头载荷的影响规律，但是侧重于理时，头体在绕自身轴线旋转的同时沿其轴线方向向前运论计算，而且没有考虑截割头在截

8、割过程中载荷的瞬时动。截割头上的截齿作纵性，因而无法