煤岩刨削破碎过程刨刀受载特性研究

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滑行刨煤机是薄煤层开采的主要采掘机械,刨刀与刨头是刨煤机的工作机构,刨刀安装在刨头上沿工作面方向进行煤岩刨削,刨刀与煤岩直接接触,刨刀的结构参数、安装参数和载荷特性对刨煤机的刨煤效果有重要影响,研究刨刀的实际载荷特性和刨头的振动特性对改善刨煤机零部件结构有重要意义。  针对刨刀载荷特性进行研究,论文通过查阅国内外刨刀破煤理论,分析刨刀与刨头受力、刨煤机刨刀刨削模拟仿真与载荷测试实验现状,围绕刨刀载荷和刨头振动开展了大量研究:  研究了刨刀与刨头受力,给出计算公式并对其动力学模型进行研究,得到刨刀和刨头的动力学方程;采用MATLAB对煤岩图片进行预处理和计算,通过ABAQUS进行基于煤岩图像识别的煤壁三维模型重构,为非均质三维模型的建立提供了新的思路和方法,采用重构后的模型进行刨刀刨煤模拟仿真,得到了刨刀在不同条件下的接触力,结果表明刨刀接触力随着煤岩硬度增加而增大,随着刨深的增加而增大,刨速对刨刀接触力影响不大;  基于刨煤机成套测试装备,研制刨刀载荷和刨头振动测试系统,对刨刀在多个不同参数下的载荷与刨头振动曲线进行了实际测试,得到刨刀三向载荷测试曲线和刨头振动加速度曲线,研究在不同煤岩性质、不同刨深和不同刨速条件下的刨刀载荷特性与刨头振动特性,与软件模拟刨刀接触力进行对比分析,结论一致,测试系统的研制为载荷测试、振动测试提供了新的测量手段,得到的数据对刨刀及刨煤机其他零部件的设计与优化提供数据支持;  对刨刀不同参数下的载荷进行研究,采用小波分析对载荷进行分解并重构其低频信号和高频信号,同时分析其时、频特性,对载荷进行小波去噪后,进行分形特征量计算,研究其分形特征,为刨刀载荷信号的研究提供了新的手段,研究结果表明载荷主要集中在低频段上,突变时间点清晰,高频段幅值较小,存在噪音等因素的局部干扰,随着煤岩硬度增加,刨深的增大,产生的煤粉量越大,消耗的能量越多。
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