采煤机截齿截割过程仿真

    采煤机截齿截割过程仿真

    采煤机是一种广泛应用于各大小煤矿的采掘设备。采煤机采割煤壁的过程实质就是截齿截割煤岩的过程,即滚筒上的截齿随滚筒一起做旋转运动(当截齿与截齿座的摩擦力不能平衡截齿与煤岩的摩擦力时,截齿具有一定的自转功能,在一定程度上使截齿四周实现均匀磨损或者自砺),截齿相对于煤岩进行冲击和碰撞,从而达到实现煤岩脱落的目的。而截齿截割煤岩是一个相当复杂的过程,无论是受力还是块煤效率都受到多种因素的影响,比如截齿安装角度、截齿锥角、牵引速度、牵引力、截割深度、煤质的物理特性(如密度均匀程度、硬度、塑性、脆性)等。很难做到把这所有涉及到的因素及其相互作用的关系进行完整地综合分析,而往往通常的做法是抽取其中一部分因素做它们对截齿受力或者块煤效率的影响的分析。本文主要对截齿安装角、截齿锥角、截齿偏角、牵引速度、截割深度五个因素对块煤效率进行考察分析。采煤机的工作环境较其复杂,要在采煤机的实际工作状况下进行试验、测量或实时监控是不现实的。针对这种情况,本文引入了ANSYS/LS-DYNA显示动力学仿真分析程序来模拟截齿截割冲击、碰撞和破碎煤岩的过程。 通过利用3D实体建模软件Pro/Engineering建立起滚筒、截齿和煤壁的实体模型和有限元模型,在ANSYS/LS-DYNA中成功地完成了采煤机截齿截割煤岩的动态过程的仿真;在后处理器LS-PREPOST2.1中实现了任意提取所关心的数据信息,如XYZ轴向应力云图及总的应力云图,XYZ轴向上的速度、加速度曲线和速度、加速度的矢量和曲线,XYZ轴向上的作用力曲线和作用力的矢量和曲线,各种能量曲线,质量变化曲线等,分析了沙漏与内能的能量比,并得出了仿真分析结果数据基本**的结论;,用数理统计中的两因素方差分析方法分析了截齿安装角、截齿锥角、截齿偏角、牵引速度、截割深度无因素对块煤效率的影响,同时,利用正交设计试验的方法对截齿结构参数:截齿安装角、截齿锥角、截齿偏角三参数进行了优化,得到了优化后的截齿结构参数为:截齿安装角为50°;截齿锥角为90°;偏角为15°。 众所周知,采煤机的设计是一个复杂系统的工程,本文所采用的仿真分析程序ANSYS/LS-DYNA无疑为采煤机的设计过程提供了一种方便的虚拟分析手段,科学地辅助采煤机的结构设计。

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