縱軸式掘進機截割頭載荷影響因素的仿真分析

馮君玲， 田慕琴， 賀穎， 王茜

(1.太原理工大學(xué) 礦用智能電器技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室, 山西 太原 030024；2.太原理工大學(xué) 煤礦電氣設(shè)備與智能控制山西省重點實驗室, 山西 太原 030024)

0 引言

縱軸式掘進機是礦井巷道開拓過程中的重要設(shè)備，其可靠性和工作效率是煤礦安全高效生產(chǎn)的必要保證[1]。掘進機工作時，作用于截割頭的載荷會受到截割煤巖物理機械特性、掘進機結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)及運動參數(shù)等因素影響。若掘進機結(jié)構(gòu)參數(shù)與所截割煤巖特性不匹配，或者操作參數(shù)和運動參數(shù)選擇不合理，將引起截割頭載荷的劇烈波動，導(dǎo)致掘進機截齒、截割電動機、油缸等部件發(fā)生故障或損壞，從而降低掘進機的截割性能，影響煤礦的生產(chǎn)效率[2]。

國內(nèi)外學(xué)者對掘進機截割頭載荷特性及其變化規(guī)律進行了大量研究。張夢奇[3]基于單截齒破巖試驗的相關(guān)理論，對縱軸式掘進機截割頭橫擺工況載荷進行了模擬研究，分析了截割頭從開始接觸煤巖至穩(wěn)定工作狀態(tài)中的載荷特性，通過頻域分析發(fā)現(xiàn)截割頭載荷受轉(zhuǎn)頻、截齒配置形式及螺旋線數(shù)量的影響顯著。王想[4]對縱軸式掘進機截割頭同時截割2種不同普氏系數(shù)煤巖的過程進行了數(shù)學(xué)描述，采用仿真方法對其載荷進行研究，分析了分層面夾角對載荷及其波動的影響規(guī)律。李媛媛等[5]采用有限元仿真方法對截割頭截割過程進行動態(tài)仿真分析，得到了截割頭三向力隨煤巖普氏系數(shù)的變化規(guī)律。……