煤巖截割試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、煤巖截割是煤炭機(jī)械化開采的重要環(huán)節(jié)，采煤機(jī)滾筒和掘進(jìn)機(jī)截割頭截割性能的優(yōu)劣直接影響著整臺機(jī)器的可靠性和煤礦的生產(chǎn)效率。本文以采掘機(jī)械的煤巖截割為工程背景，主要進(jìn)行了煤巖截割試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和測控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用 AMESim對截割力隨機(jī)變化下液壓缸速度穩(wěn)定性進(jìn)行仿真分析并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；在試驗(yàn)裝置上進(jìn)行不同截割速度和截割深度下的截割試驗(yàn)，對截割載荷大小、比能耗和截割碎屑粒度分級進(jìn)行研究，并對截齒截

2、割載荷頻譜進(jìn)行分析。本論文主要得出的結(jié)論如下：
　　(1).試驗(yàn)裝置機(jī)械系統(tǒng)可進(jìn)行截割深度為0-20mm，截割間距為0-200mm的調(diào)整。液壓系統(tǒng)中可使液壓缸的速度不受截割力大小隨機(jī)變化的影響，并實(shí)現(xiàn)截割速度在0-0.3m/s范圍內(nèi)的精確控制。測控系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)截割速度精確控制的基礎(chǔ)上，可對截割三向力和液壓缸位移（速度）進(jìn)行測量，對液壓系統(tǒng)壓力、蓄能器出口壓力及移動(dòng)橫梁油缸夾緊壓力及進(jìn)行監(jiān)測。
　　(2).利用仿真軟件AMESi

3、m進(jìn)行試驗(yàn)轉(zhuǎn)置液壓系統(tǒng)仿真分析，負(fù)載為空載、正弦變化和隨機(jī)變化時(shí)，相同系統(tǒng)壓力下，液壓缸的速度較為穩(wěn)定。同一系統(tǒng)壓力下，隨比例閥開口度的增加，液壓缸的速度也隨之增加。負(fù)載為正弦變化，系統(tǒng)油源僅為柱塞泵時(shí)，液壓缸速度穩(wěn)定且系統(tǒng)壓力和蓄能器出口壓力較穩(wěn)定。系統(tǒng)油源為蓄能器和柱塞泵時(shí)，當(dāng)比例閥開口度較小的情況下，系統(tǒng)壓力和蓄能器出口壓力隨時(shí)間降低，系統(tǒng)可提供流量大于比例閥開口下的理論流量，液壓缸的速度較為穩(wěn)定；當(dāng)比例閥開口度較大的情況下，較低

4、的系統(tǒng)壓力不足以使蓄能器提供足夠的油液，則液壓缸的速度也隨之降低。
　　(3).利用試驗(yàn)裝置進(jìn)行空載及截割試驗(yàn)時(shí)的液壓系統(tǒng)試驗(yàn)研究得出：在煤巖截割試驗(yàn)裝置的液壓系統(tǒng)中，通過給定比例閥電壓信號可對液壓缸的速度進(jìn)行精確控制；利用 AMESim仿真和試驗(yàn)裝置試驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果表明：當(dāng)截割阻力大小隨機(jī)變化的情況下，液壓缸的速度較為穩(wěn)定，整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好，能夠較好的滿足煤巖截割試驗(yàn)的要求。
　　(4).固定截割深度為5mm，

5、截割角度為45°及截割間距為100mm，進(jìn)行不同截割速度的截割試驗(yàn)，得出截割三向力均值隨截割速度的變化不明顯；截割碎屑的總質(zhì)量隨截割速度的增加而增加，且每一種范圍的塊度質(zhì)量所占碎屑總質(zhì)量的比例基本相同；截割比能耗隨截割速度的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，存在一截割比能耗最小時(shí)的截割速度v=0.158m/s，可使截割過程產(chǎn)生最佳的截割工況和經(jīng)濟(jì)效益；在截割力頻譜分析中，0-10Hz低頻段內(nèi)，截割力信號的幅值較大，集中了截割時(shí)的大部分能量。在

6、某個(gè)頻率點(diǎn)出現(xiàn)了相比周邊區(qū)域的峰值點(diǎn)，說明截割力信號中存在準(zhǔn)周期成分。
　　(5).固定截割速度為0.158m/s，截割角度為45°及截割間距為100mm，進(jìn)行不同截割深度的截割試驗(yàn)，得出截割力和法向力隨截割深度的增加而線性增加；在截深d=5、10、15和20mm時(shí)，截割碎屑塊率度大于25mm所占的比重分別為：21.8％、50.8%、63.4%和64.75%，說明增加截割深度可以明顯提高截割碎屑塊率度；在截割力頻譜分析中，在0Hz