【摘 要】
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为了研究掘进机截齿割岩的安装角度与截齿截割性能之间的关系,并得到合理的截齿安装角度,首先对现有研究与实际工程中所采用的截齿安装角度进行了分析,确立了文章中所研究的
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为了研究掘进机截齿割岩的安装角度与截齿截割性能之间的关系,并得到合理的截齿安装角度,首先对现有研究与实际工程中所采用的截齿安装角度进行了分析,确立了文章中所研究的截齿安装角度。通过将截齿安装角度分别按照截割功能角与安装工艺角进行描述,进一步建立了两种描述方式下角度的转换方法。在假设截齿的截割阻力和牵引阻力服从Gamma分布、侧向力服从正态分布并考虑其相关性的条件下,运用随机过程等理论并通过MATLAB编程对截割载荷进行了计算机模拟,得到了截割阻力、牵引阻力和侧向阻力的大小及变化规律。通过ABAQUS建立了考虑硬质合金头的柔性体截齿和基于Extended Liner Drucker-Prager本构模型的岩石实体模型。利用显式动力学分析模块ABAQUS/explicit对建立的有限元模型进行仿真,得到了截齿三向力的大小及变化规律。将仿真结果与数学模型模拟结果进行比较,验证了有限元模型的可靠性。通过改变有限元模型中截齿的位置参数,研究了截齿切削角与旋转角对截齿截割时所受力与力矩的影响,得到了截齿受载特性随切削角与旋转角的变化趋势。进一步利用ADAMS所建立的截齿截割动力学模型,将ABAQUS仿真得到的载荷与力矩特性导入动力学模型,研究了截齿安装角度对截齿自转性能的影响,最终给出了合理的截齿截割功能角,并利用第二章的转换方法转换为安装工艺角。结果表明:当切削角为42°~46°、旋转角为7°~12°时,截齿以较好的姿态切入岩石,并且有利于截齿的自转,可以延长截齿的寿命,提高截割头的工作效率。通过将其转换为实际所用的安装工艺角,为更好地设计掘进机截割头提供了参考。
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