刨削深度对刨刀载荷分形特征影响研究

为研究刨煤机刨刀在刨削过程中,刨削深度对刨刀载荷的影响及其分形特征,利用自主研制的刨刀传感器进行现场工况实验,对刨煤机工作运行时的刨刀载荷进行测试,得到不同刨削深度下刨刀载荷数据曲线,并对其进行小波分析与分形特征处理。研究结果表明:在刨削深度为10mm、20mm两种条件下,刨刀在x、y、z三个方向上所受到的载荷值均随着刨削深度的增大而增大,刨削深度越大,载荷波动越强烈,刨刀受载影响越大;比较两种刨削深度下的分形特征量可知,在x、y方向上,刨削深度为20mm时产生的煤粉量与当量能耗较大,z方向上分形特征值相近,表明在z方向上,两种刨深下的载荷分形特征相似。     

基于钻杆推力法及钻杆扭矩法预测冲击地压试验研究

建立了钻杆力学模型,得出钻杆推力、扭矩与煤体应力之间的关系。分析表明:钻屑过程中,煤体应力增大时,钻杆扭矩增大,钻杆推力减小;煤体强度增大时,钻杆扭矩增加,钻杆推力增大。利用新型钻削设备及推力、扭矩测试装置模拟井下条件进行试验,得到了不同轴压、围压下钻杆推力平均值、扭矩平均值与煤体应力之间的变化规律。试验结果表明:相同的钻机设备不变,外界其它因素一定时,对同种煤岩性质的试件进行钻削,钻杆推力与煤体应力为负相关关系;钻杆扭矩与煤体应力为正相关关系。通过测试钻杆推力和扭矩的实验数值,反演出煤体应力的大小,进而可以预测冲击地压的危险性,研究结果可为煤矿动力灾害预测预报提供一定的理论与实验基础。     

刨削参数对刨刀载荷特性影响研究及其强度分析

为研究刨刀刨削煤岩过程中刨削参数对刨刀载荷的影响,建立了基于碰撞接触模型的刨刀刨削煤岩动力学模型。采用软件模拟、现场试验的手段,对不同工况条件下的刨刀载荷进行了分析,得到刨削速度、刨削深度及煤岩硬度等刨削参数对刀头载荷的影响规律;并基于仿真结果,对刨刀强度进行了分析和预测。研究结果表明:随着刨削深度的增加,刨刀载荷特征值均有较大幅度的增加,刨削速度、煤岩硬度等刨削参数与刨刀载荷特征值也呈正相关关系,但变化幅度较小。根据仿真结果选取一组最恶劣工况条件进行刨刀强度分析,发现除焊缝局部在接触载荷作用下产生强度失效外,其余大部分区域仍可以满足材料强度使用需求,并不会产生失效;在极限测试载荷条件下刨刀焊缝部位也可能发生强度失效,且有较小概率引发刀头、刀体部分发生断裂失效。研究结果可为刨煤机关键零部件设计优化提供一定的理论基础。