懸臂式掘進機截割過程動態(tài)特性分析與性能預測.pdf

1、　　高效機械化掘進是保證礦井實現高產高效的必要條件，也是巷道掘進技術的發(fā)展方向。懸臂式掘進機作為巷道掘進主要設備，逐漸向著大功率、大機重、自動化方向發(fā)展。隨之而來的是掘進機運行中的動力學問題更加突出，從而會對掘進機截割性能產生重要影響，根據掘進機的實際運行狀況，掘進機的振動主要集中在截割頭部位，因此研究截割過程的動力學特性，并依據動力學特性進行性能預測具有重要的實際意義。在系統歸納了國內外學者研究成果的基礎上，分析截割過程的研究現狀和不

2、足，從而提出本文的研究內容，然后通過理論分析、數值仿真、現場實測和實驗研究相結合的方法，對截割過程進行了深入的研究，主要研究內容和結論包括：
　　1. 在廣泛分析鎬齒巖石破碎機理的基礎上，確認前蘇聯學者所用切削理論和切削力計算公式比較符合懸臂式掘進機截割頭鎬齒的截割狀況，在此基礎上，分別建立截齒與齒座之間無間隙振動模型和間隙非線性振動模型，并對考慮間隙非線性的振動模型應用Matlab進行了仿真研究，依據其動態(tài)響應確定出合理的截

3、齒與齒座間隙范圍，經過仿真分析和試驗驗證，可以為截齒與齒座間隙范圍的確定提供一定的理論依據。
　　2. 根據掘進機的實際工況，在考慮到煤巖作用力的隨機性、截齒間隙非線性、行星齒輪傳動的非線性等影響因素的情況下，建立掘進機扭轉振動的非線性動力學模型。該模型考慮了掘進機截割過程中的主要影響因素，為具體分析掘進機截割過程的動力學問題和性能預測提供了理論基礎，經過數值仿真之后的數據與現場實測數據比較吻合。
　　3. 考慮機械

4、結構部分和液壓系統之間的耦合作用，通過靜力學計算出升降油缸和擺動油缸在擺動截割過程中所需要提供的主動力，據此分析出擺動截割中回轉臺在升降和回轉油缸共同作用下的回轉振動情況，從而建立了掘進機擺動截割時的系統耦合動力學模型。
　　4. 對掘進機扭轉振動的非線性模型進行了仿真分析，研究確定和隨機煤巖作用力、不同工況參數匹配性等因素對于掘進機截割頭的動態(tài)響應的影響。采用數值方法對各種因素影響下的動力學方程進行求解和仿真，得到截割頭動態(tài)

5、響應。通過和現場采集數據的對比，可以認為仿真模型比較接近實際情況。對掘進機擺動截割時的機械-液壓耦合動力學模型進行數值仿真，依據仿真結果對擺動截割參數進行優(yōu)化。
　　5. 通過對掘進機截割過程的非線性動力學模型進行仿真研究，應用仿真模型依據仿真結果進行掘進機性能預測。依據仿真結果，應用預測模型對掘進機的生產率、瞬時切削率和截齒消耗進行了預測，通過與現場實際數據對比，預測性能與現場數據比較接近，可以作為掘進機生產廠家和施工方進行