采煤机滚筒截割煤壁过程动力学分析.pdfVIP

总第252期机械管理开发Total252

2024年第4期MechanicalManagementandDevelopment.No.4,2024

试验研究

D0I:10.16525/14-1134/th.2024.04.038

采煤机滚筒截割煤壁过程动力学分析

刘林升

（山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司，山西临汾041000)

摘要：基于采煤机滚筒截割煤壁过程特征，介绍一种适用于采煤机滚筒截割煤壁过程分析的动力学仿真分析方

法。此方法需先根据采煤机滚筒截割煤壁过程特征构建仿真模型，根据仿真模型通过ABAQUS软件实现动力学仿

真分析，进而获取滚筒截割煤壁动态过程分析、滚筒三向受力分析、叶片升角对滚筒受力的影响分析三种截割过程

动力学分析结果。将动力学仿真分析方法应用于工程实践，检验动力学仿真分析方法应用价值。

关键词：采煤机滚筒；煤壁；截割过程；动力学分析；ABAQUS

中图分类号：TD421.6文献标识码：A文章编号：1003-773X(2024)04-0104-02

0引言将采煤机滚筒模型与煤壁模型进行合理组合，模

采煤机滚筒需满足截割比能耗低、工作可靠性高型如图1所示。对组合后模型中的煤壁进行网格划

等多方面要求，但滚筒工作环境极为复杂，使得其可分，具体网格划分方式采用结构化网格划分和扫掠网

靠性影响因素较多，其中滚筒结构参数是影响滚筒煤格划分，结构化网格划分用于煤壁与滚筒接触周边区

壁截割过程的主要影响因素之一。现有研究中针对滚域，其他区域采用扫掠网格划分；滚筒材料六面体自

筒结构参数分析多采用理论分析法和静力学仿真分由网格划分。网格划分后检查网格质量，对其中质量

析方法，但相关分析过程与采煤机实际工况存在较大不合格区域进行重新处理[2]

差异,难以保障仿真分析结果精准性。因此,介绍一种

适用于采煤机滚筒截割煤壁过程分析的动力学仿真

分析方法，对现有方法中存在问题进行有效解决的同

时，也能够为后续采煤机滚筒结构参数优化设计提供

方法参考。

1采煤机滚筒截割煤壁仿真模型构建

根据采煤机滚筒截割煤壁过程，通过UG软件构

建采煤机滚筒三维实体模型，并将模型导人到

ABAQUS软件中，合理配置模型仿真参数。图1采煤机煤壁截割过程仿真模型

采煤机滚筒主要结构参数包括滚筒直径、筒毂直2采煤机滚筒截割煤壁过程动力学仿真分析

径、叶片直径、叶片升角、截齿排列方式等，对应参数2.1滚筒截割煤壁动态过程分析

分别为1250mm、590mm、1100mm、20.08°、三头顺采煤机滚筒截割煤壁过程动态仿真采用

序式截齿排列。ABAQUS软件中的“Visualization模块的历程动画。其

由于采煤机滚筒截割煤壁仿真过程仅需要考虑仿真中将采煤机截割煤壁过程划分为四个时刻，分别

滚筒和截齿受力情况，所以会将截齿和截割头视作为为滚筒与煤壁接触时、滚筒截割2s时、滚筒截割4s

一个整体,齿座、叶片以及端盘视作为一个整体,以此时以及滚筒截割6s时，具体截割过程如图2所示。

来简化模型结构[1]。采煤机滚筒截割煤壁后，软件自动生成煤壁破坏

为采煤机滚筒截齿和截割头配置材料属性。其中示意图，具体仿真结果如图3所示。

截齿采用42CrMo钢材料，此种材料的弹性模量、泊松如图3所示，采煤机滚筒截煤壁后，滚筒上截齿

比和材料密度分别为212GPa、0.28、7850kg/m²；截割会在煤壁上留有较为明显的截槽，并且滚筒与煤壁接

头采用YG硬质合金材料，此种材料的弹性模量、泊触区域所表现出的应力变化特征也不尽相同。

松比和材料