刨煤機刨刀刨削煤巖力學特性研究及其優(yōu)化設計

《刨煤機刨刀刨削煤巖力學特性研究及其優(yōu)化設計》概括了刨煤機的發(fā)展與應用情況，總結了刨煤機理論研究現(xiàn)狀，闡述了刨煤機成套裝備配套的基本要求及其開采工藝；自動化刨煤機工作原理，分析了自動化刨煤機成套裝備配套的主要技術數(shù)據(jù)。介紹了刨頭、滑架、緊鏈器等刨煤機主要部件結構?？偨Y了自動化刨煤機工作的核心技術。分析了影響刨煤機煤巖適刨性的主要因素。通過實現(xiàn)生產(chǎn)能力最大化為目標，研究刨煤機工況參數(shù)優(yōu)化。對刨煤機刨頭受力進行了分析計算，得到刨頭裝煤阻力、摩擦力計算結果。并對刨鏈拉力和功率進行了計算。通過研究刨煤機刨削煤巖的破碎機理，分析影響刨削煤巖過程的主要因素，研究了刨刀主要幾何參數(shù)和刨煤機工況參數(shù)等因素對破碎煤巖的影響。計算了實驗系統(tǒng)中的刨削力。分析了刨煤機工作過程中的峰值載荷及其影響因素，研究了刨刀載荷譜分布規(guī)律，為刨刀力學特性分析提供理論依據(jù)。針對實驗測試所用假煤壁的特性，研究了本構單元在變形過程中經(jīng)歷的幾個階段。針對每個階段的不同特征，判斷材料單元應力應變所處的位置，并根據(jù)本構關系特征建立失效的判斷依據(jù)，為刨煤機刨刀刨削煤巖提供了合理的損傷本構模型。對鏈牽引滑行刨煤機為研究對象，針對刨煤機刨削煤壁的實際情況，進行非線性動力學模擬。應用有限元軟件ANSYS／LS-DYNA建立了刨削過程的動力學模型，模擬研究了刨煤機刨削煤巖時刨刀的力學特性和相互接觸的動應力。得到了不同刨刀結構參數(shù)和刨煤機工況參數(shù)時的刨刀所受三向力載荷變化曲線；解決了刨刀載荷識別問題，為刨刀優(yōu)化設計提供了計算數(shù)據(jù)。通過自行研制的刨煤機實驗臺進行刨削煤巖實驗，獲得了單個刨刀隨煤巖性質、刨刀結構參數(shù)和刨煤機工況參數(shù)變化時的載荷時間歷程曲線，同時獲得了刨頭刨削阻力隨刀間距和刨刀排列方式變化的載荷曲線。分析了各種因素對刨煤機刨削煤巖力學性能的影響規(guī)律。對比帶有圓柱狀合金刀頭刨刀刨削力實驗結果與刨刀刨削力計算數(shù)據(jù)，證明合金刀頭對刨刀受力存在影響。為刨刀優(yōu)化設計提供了一種新的設計方法和手段。

郝志勇，副教授，工學博士，師從遼寧工程技術大學毛君教授。主要從事礦山機械設計及理論等教學科研工作。主持完成《滑行刨煤機刨鏈測力系統(tǒng)研究與設計》、《EBZ-200巖巷掘進機液力風幕集塵風機研制》、《礦用瓦斯抽放全自動放水器研制》、《煤層適刨性及其在刨煤機設計中的應用研究》以及參與完成國家能源煤礦采掘機械裝備研發(fā)中心的項目《綜采成套裝備關鍵技術研究》、遼寧省科技創(chuàng)新重大專項項目《自動化刨煤機成套裝備》、《刨煤機與采煤機滾筒力學分析及優(yōu)化設計研究》、《薄煤層開采技術及裝備研究》、《煤炭工業(yè)采掘重大裝備技術政策研究》等重大科研項目20多項。獲發(fā)明專利1項，實用新型專利12項。在《煤炭學報》、《工程設計學報》等核心期刊上發(fā)表論文20余篇。獲省、市科學技術進步獎10多項；撰寫“653工程”培訓教材1部。