煤矿掘进机截割荷载探究.pdfVIP

总第167期 Total 机械管理开发 167 2017年第3期 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT No．3。2017 煤矿掘进机截割荷载研究 韩勇军 (霍州煤电集团回坡底煤矿， 山西临汾041600) 摘要：基于掘进机截割机理，研究煤炭物理力学性质对于截割荷栽的影响，通过实验，提供多种煤岩的坚固性 系数。研究发现试验结果与分析有较好的一致性，因此研究结果可以为不同地质条件下的煤岩截割荷栽提供合 适的参考依据。 关键词：截割荷载三向力合力ANSYS 中图分类号：TD421．5 文献标识码：A 1不同属性煤岩对掘进机截割载荷的影响 1．1有限元分析 使用ANSYS通用有限元建立单个截齿截割过 程的有限元模型，如图1。接触单元以及材料的物理 力学参数参考孟庆筱等人使用的三维地质力学参 数叫。使用APDL语言进行编程，开展结果数值模拟 结果后处理。图1为Solid实体单元构建的单个截齿 截割的有限元非接触模型，得到单个截齿截割过程 时间／s 模拟结果截割载荷统计表，见下页表1。 图2煤岩硬度为3时的三向力合力随时间变化的变化曲线 合力的实验数据表。 根据煤岩硬度为3时的三向力合力随时间变化 的变化曲线研究发现，随着时间的不断增长，合力大 s 小呈现出非常显著的态势，最大达到4．5kN。在100 左右时，三项合力出现了峰值平台段，而100S两侧 则出现较为显著下降，说明100s时刻出现了较为显 图1 单个截齿截割的有限元非接触模型 著的应力集中情况。 (Solid实体单元构建) 而数据的不断震荡，说明合力有这较为规律的 物理力学性质方面，使用接触单元来研究两个 周期性质。这对于研究煤岩的力学性质较有帮助，同 接触面之间的单元对应关系。首先在两个接触面上 时可以看到随着时间的增长，三向合力出现了比较 设置相同坐标的两个节点，然后在ANSYS上设置对明显的衰减，说明期间阻尼力产生了明显的作用。通 应的接触对。进一步使用相应的关联方程，进行模型 过进一步的工作，可以给出阻尼力的大小和方向。 的节点耦合，保证模型在三个方向上的运动一致性。 通过进一步的计算，在下页表3中给出了单个 1．2实验研究 截齿截割过程实验结果。由下页表3可以得出，实验 不同属性煤岩对截割载荷的影响试验使用划削 结果与有限元模拟的结果具有非常好的一致性，实 式刨煤机，采用截齿传感器对信号进行采集，最终制 验结果相对而言比较小，但模拟仿真与试验数据结 取了坚固性系数分别为3。8的6层煤壁，每层煤壁 论一致。说明数值模拟结果与实验结果比较可靠。 的厚度分别为200rain。图2为煤岩硬度为3时的三 得到以上模拟与实验结果之后，可以为煤矿掘 向力合力随时间变化的变化曲线。下页表2为三