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摘要:为探求碟盘刀具切削煤岩载荷规律和高效破碎煤岩机构特性评价方法,采用碟盘刀具结构简化处理方法,以一个刀齿作为等效分析单元,在载荷理论模型构建中,给出了等效切削厚度的概念和算法,以数值模拟、试验和理论方法获取了刀齿切削煤岩的载荷曲线,探讨轴向振动径向切削煤岩载荷特性和对比特征.结果 表明:刀齿径向切削数值模拟、试验和理论载荷随楔面角的变化规律是吻合的,验证了刀齿径向切削煤岩力学模型的正确性,其理论径向载荷与试验最大值和平均值分别减小5%和增大14%,轴向载荷均值理论与试验均值减小19.5%,轴向载荷方向呈现正负的变化,当完全楔入煤岩中,轴向载荷方向呈现由向下变为向上的变化规律.类比分析了刀齿轴向向上振动与径向复合切削,其径向载荷理论值比径向切削试验均值减少了约32%,而轴向载荷比试验均值减少了约27%.碟盘刀具轴向振动径向复合切削方法破碎煤岩特性的研究,为研制硬岩破碎机构提供技术参考....
摘要:为获得碟盘刀具的运动与结构参数在轴向振动与径向切削复合破碎煤岩过程中的力学特性,运用ABAQUS有限元分析软件,建立等效单刀齿复合破碎煤岩的三维实体模型,采用单因素实验方案,分析不同运动与结构参数作用下煤岩体的应力状态与刀具的载荷.结果表明:刀齿轴向向自由面方向振动时,煤岩体中应力主要分布在刀齿齿尖与楔面处,拉应力区域集中在齿尖处,压应力主要分布在楔面上方,随着刀具向自由面方向振动应力区域向齿尖处扩展.刀齿径向载荷和轴向载荷峰值的周期性与振动过程和方向有正相关性.刀齿径向载荷与振动幅值和频率成反比,与径向速度和切削厚度成正比,轴向载荷与切削厚度成正比.该研究对碟盘刀具破碎煤岩的深入分析和高效破岩机构的设计有着基础性借鉴意义....
摘要:为获得碟盘刀齿在不同冲击幅值下冲击与切削复合破碎煤岩的载荷特性与煤岩破碎效果,以Drucker-Prager为煤岩的本构模型,采用ABAQUS有限元软件模拟分析碟盘刀齿在冲击、切削以及冲击与切削复合作用下的载荷特性.结果表明:碟盘刀齿在冲击切削复合状态下的切削载荷比单作用切削时的载荷小20%~30%,切削载荷与冲击载荷呈反相关.其切削载荷最大值和均值随冲击幅值的增加而减小,冲击载荷反之.切削载荷均值的减小梯度大于冲击载荷均值增大的梯度.复合状态下刀齿的切削载荷幅值主要集中在低频段,低频段的幅值随冲击幅值的增加而减小.该研究为碟盘刀齿载荷特性的深入研究提供了参考....
[硕士论文] 徐玉芸
机械工程 黑龙江科技大学 2018(学位年度)
摘要:为解决传统掘进机掘进硬岩巷道时截齿耗损率严重、设备故障率高、破岩速度慢和效率低等问题,提出的一种具有悬臂式掘进机特点的新型碟盘刀齿,研究径向切削与轴向振动复合破碎煤岩的基本力学原理和载荷特性,分析刀齿载荷与结构参数和运动参数之间的关系。利用数值模拟和试验的方法分析刀齿在不同运动形式下破碎煤岩的力学特性。
  采用理论分析的方法,分析在不同阶段下刀齿与煤岩相互作用的力学关系,将刀齿等效分解为齿尖与楔面两部分,通过分析两部分在不同运动方式下的作用特征,采用复合效应的叠加原理,对刀齿齿尖与楔面上的作用力进行矢量叠加,建立刀齿径向切削破碎煤岩的数学模型。根据刀齿的运动形式,以抗剪强度和抗拉强度为理论基础,构建了刀齿复合轴向向上破碎煤岩时,抗剪和抗拉强度破碎煤岩的数学模型。
  采用数值模拟的方法,研究刀齿在径向切削和径向切削与轴向振动复合破碎煤岩的载荷特性,对比分析刀齿径向切削和复合破碎煤岩时载荷特性。研究刀齿振动幅值、振动频率、径向速度、楔面角度和切削厚度等参数对刀齿载荷的影响规律。刀齿破碎煤岩时,拉应力集中在刀齿齿尖,而压应力集中在刀齿楔面处。对比分析了数值模拟载荷与刀齿理论模型载荷,二者具有一致性,验证了刀齿数学模型的准确性。
  通过试验的方法,分析了刀齿在不同楔面角度与位置角度下,刀齿径向切削破碎煤岩的载荷特性。获得了刀齿等效载荷与传感器测定载荷的关系。在实验室截割的条件下,刀齿载荷呈现出三个不同的阶段。比较分析不同楔面角度下刀齿试验与理论模型的载荷特性,刀齿理论载荷与试验载荷随楔面角度的变化规律相同,幅值接近。
  研究成果为提高碟盘刀齿的破碎效率和新型工作机构的设计提供理论与试验参考依据,为碟盘刀齿的设计和整个碟盘的受力分析奠定基础。
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