鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)定向鉆進(jìn)偏斜研究.pdf

1、煤炭資源是一種不可再生能源，為了最大化其開采利用率，避免資源浪費(fèi)，薄與極薄煤層的棄采、濫采等問題已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展不得不面對(duì)的重要難題。鉆式采煤機(jī)作為一種新型的薄煤層無人工作面開采設(shè)備，其工作機(jī)構(gòu)的定向鉆進(jìn)性能成為制約設(shè)備使用壽命和鉆采效率的關(guān)鍵問題。基于此，本文采用理論分析、多體動(dòng)力學(xué)仿真和?；囼?yàn)研究的方法，對(duì)工作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性、模態(tài)、偏斜和振動(dòng)特性進(jìn)行研究，分析結(jié)構(gòu)形式、鉆進(jìn)深度、載荷等因素對(duì)鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)定向鉆進(jìn)性

2、能的影響，并針對(duì)五鉆頭采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)提出新型鉆桿穩(wěn)定器及一種液壓糾偏機(jī)構(gòu)來保證其鉆進(jìn)的定向性。
　　在對(duì)鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)合理簡(jiǎn)化和假設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)正弦屈曲和螺旋屈曲問題的力學(xué)模型，并導(dǎo)出了屈曲平衡方程，得到了臨界屈曲載荷與臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究提供了指導(dǎo)和理論依據(jù)。
　　基于模態(tài)分析理論，利用ANSYS-Workbench軟件對(duì)鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行約束模態(tài)分析和預(yù)應(yīng)力模態(tài)分

3、析，獲得了不同結(jié)構(gòu)形式、不同鉆桿長度條件下工作機(jī)構(gòu)的固有頻率和模態(tài)振型，并分析了各因素對(duì)工作機(jī)構(gòu)固有頻率和振型的影響規(guī)律，得到了工作機(jī)構(gòu)彎曲變形形式與各因素之間的關(guān)系，為提高工作機(jī)構(gòu)整體和局部穩(wěn)定性提供了參考和指導(dǎo)。
　　利用動(dòng)力學(xué)分析軟件 ADAMS軟件建立了鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，分別對(duì)三鉆頭、五鉆頭工作機(jī)構(gòu)在不同鉆進(jìn)深度和不同偏載條件下的偏斜和振動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析。研究表明：五鉆頭工作機(jī)構(gòu)的抗偏斜能力、振動(dòng)特

4、性和偏斜作用力明顯優(yōu)于三鉆頭工作機(jī)構(gòu)形式；隨著鉆進(jìn)深度的不斷增加，工作機(jī)構(gòu)在x和y方向的偏斜和振動(dòng)均有增大趨勢(shì)并逐漸趨于穩(wěn)定，且在y方向的偏斜量遠(yuǎn)大于x方向的偏斜量；受偏載作用時(shí)，工作機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的單側(cè)偏斜；鉆桿穩(wěn)定器每間隔5節(jié)鉆桿和風(fēng)筒布置時(shí)，既能有效減小工作機(jī)構(gòu)的偏斜和振動(dòng)，又能盡量少的布置穩(wěn)定器以減弱其對(duì)鉆桿輸煤的影響。仿真研究結(jié)果為降低鉆式采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的振動(dòng)、提高鉆式采煤機(jī)工作可靠性和使用壽命提供了依據(jù)。
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