纵轴式掘进机截割机构结构静力学分析_郝道贤

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关于纵轴式掘进机截割头主要参数的研究

关于纵轴式掘进机截割头主要参数的研究摘要本文通过对纵轴式掘进机截割头主要参数的研究确定，能够提升纵轴式掘进机的截割效率，为掘进机截割头设计奠定一定的基础。

关键词掘进机截割头纵轴掘进机截割头是截割头整体组成中非常重要的一个组成部分，截割头设计的合理与否直接影响掘进机的整机性能，因此由此有必要对掘进机截割头主要参数进行深入的研究。

目前主要的截割头结构形式为球头圆锥圆柱形，这种截割头的球头圆锥部分利于掘进机的切割钻进，圆柱形部分有利于截割头卧底时浮煤的装运。

主要参数包括截割头长度、直径、锥角以及叶片的高度。

1.截割头长度截割头长度是指截割头沿其回转轴方向的长度，截割头的长度按最大外形，即截齿齿尖包络面计算，其值的大小主要影响掘进作业循环时间。

截割头长度的选择主要需要考虑工作面的煤岩硬度和节理发育，当煤岩硬度较低且节理发育较好时，可以适当加长截割头长度，以提高掘进效率；反之，则要缩短其长度。

此外，纵轴式截割头长度应略大于截深，以降低煤岩对切割臂的磨损。

2.截割头直径截割头平均直径一般简称为截割头直径，是决定掘进机生产率的首要因素。

掘进机的理论生产率可按如下公式计算：式中QT——掘进机的理论生产率，m ⁄h；λ0——煤岩的松散比；D——截割头直径，m；L——截割头长度，m；vb——摆动切割速度，m⁄min。

由上式可知，当其他条件确定时，掘进机的生产率与截割头直径成正比。

针对一特定工作面，采用大直径截割头，可减少切割循环次数，缩短切割时间，提高生产率。

式中T—截割头转矩，N∙m；P—切割功率，kW；n—切割转速，r⁄min；F—切割力（平均直径处的）。

如上式所示，切割力与切割功率成正比，与截割头直径、切割转速成反比。

所以与截割头长度参数类似的，当选用的截割头直径过大时，会降低每个截齿的切割能力，必要时，可以通过减小截割头直径来提升切割力。

纵、横轴式掘进机工作原理与结构特点

纵、横轴式掘进机工作原理与结构特点2.1工作原理分析纵、横轴式掘进机在掘进巷道时，截割头首先要钻进工作面一定深度，然后横向摆动截割，达到巷道边界（掏槽结束）后，沿垂直方向截割一定高度，在水平摆动截割……..，如此循环往复，直到完成全断面的截割。

纵、横轴式截割头通常的截割过程如下图2-1所示。

由上图可见，纵、横轴式掘进机截割头的截割过程可分为纵向钻进、水平（左右）摆动截割和垂直（上下）摆动截割三种工作方式。

纵轴式掘进机的切割头旋转轴与悬臂轴线平行，它断面切割破岩的方式主要是横向摆动水平条带切割(图2-2)，因此，截齿的切割平面与悬臂轴线垂直、与牵引(进给)方向在同一平面内，所以截齿的切割轨迹是与J悬臂轴线相垂直的平面内的摆线。

截线间距是在切割头轴线的平行方向布置。

其切割厚度可以等于切割头的直径。

横轴式掘进机的切割头旋转轴与悬臂轴线相垂直，有两个切割头在输出轴的两端、相对于悬臂中心面对称布置(图2-3)。

它断面切割破岩的主要方式也是横向摆动水平条带切割。

截齿的切割平面与悬臂轴线相平行、与牵引方向相垂直，所以截齿的切割轨迹是一条中心线与悬臂轴线相垂直的螺旋线。

截线间距是在切割头的径向布置。

其切割头直径方向的切厚只能达到其直径的1/ 3左右。

4.2 纵、横轴式掘进机切割煤岩的方式分析图2表示纵轴式和横轴式工作过程不同，两类截割头的切削力FS、进给力Fp和摆动力F}的方向各异。

切削煤岩的阻力引起截割头的切削力，受切割机构功率限制，切入煤岩的阻力和保持截齿切削状态所需的力产生推进力Fe，其大小与切削力相关。

推进力Fe的方向并不都与摆动方向一致，在水平摆动过程中，纵轴式截割头的摆动力F,,的方向与截齿切削力FS和进给力Fa构成的切割平面相平行，类似横轴式切割头掏槽工况。

同样横轴式截割头在摆动切割时，摆动力凡的方向与截割平面垂直，类似纵轴式截割头掏槽工况。

如果摆动力方向平行于截割平面，进给力与切割头的摆动力则呈线性关系，摆动力过大，截齿磨擦增大。

掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计_郝建生

表 1 牵引与截割力比值 ( 经验值 )
岩石名称煤砂岩页岩
D
D
切屑厚度 ( 截齿截割煤岩体的深度 ) , mm; 岩石的抗拉强度, M Pa ; 截齿的刀具角 , ( ); 岩石的脆性系数, K =
D
/M Pa
Z
/M Pa
F a /F s 0 8~ 1 0 1 8~ 2 0 1 3~ 1 5 1 1~ 1 3
图 1 截齿截割力 F s 和牵引力 F a
( 如负载的作用 ), 但最主要考虑的是必须能有效地截割。影响截割头性能的因素主要与下列参数有关 : 截割头几何参数、截割力的大小 , 截割力与牵引力之比、截线间距、截割速度、截齿几何参数以及截齿类型等, 这些参数必须与被截割岩石的性质相适应 , 因为如果截割头的结构及其参数选择稍有偏差, 就会大大降低截割效率。 2 1 截割头结构设计纵轴式截割头一般设计成具有双、三头螺旋的截锥体 , 螺旋角宜大于 13 , 旋向与截割头转向相反。截割头设计成截锥形 , 主要是为了适应悬臂式纵轴掘进机的工作方式, 满足掏槽钻进、横扫截割的需要。截锥体半锥角
2 2 2 牵引力和截割力比值切入岩石的阻力和保持截割状态所需的力产生了牵引力。截齿牵引力和截割力比值大小 , 主要决定于煤岩的单向抗压强度及其他物理机械性能 , 岩石越硬 , 比值越大。对较软且脆的煤岩, 牵引力和
第 35 卷第 2 期
煤炭科学技术
加 ; 后角
2007 年 2 月
是为了减小截齿与被截割岩体的接触对截割
Opti m ized design of cutting efficiency for axial cutter of roadheader

掘进机的断面自动截割控制的研究

• 43•为了自动控制矿井悬臂式掘进机截割断面，在巷道断面尺寸数学模型的基础上，推导了悬臂转角、液压缸位移和截割头空间坐标的函数关系，为悬臂式掘进机断面的自动截割控制奠定了理论基础。

掘进机的控制可根据位移传感器采集的实时液压缸位移数据，精确控制液压缸的位移，并通过液压缸控制悬臂的摆动行程，准确反馈截割头的位置坐标并和断面截割边距的范围比较，及时修正，调整控制液压缸伸缩位移，完成巷道断面截割的自动控制。

1.引言掘进机的自动控制关键是断面截割控制，在自动掘进机定位系统已解决的前提下，只有通过掘进机截割悬臂液压轴的位移量，才能对截割头位置进行准确定位，控制其在巷道截割断面的范围内，避免发生超挖和欠挖的现象。

2.掘进机悬臂运动分析掘进机的悬臂结构如图1所示，掘进机掘进臂的运动是一对同步升降液压缸执行的，根据并行控制原理，升降液压缸驱动掘进机悬臂，使其围绕中心铰接点在垂直面内作上下运动，以改变掘进头在巷道断面上的高度（李晓豁，掘进机纵向截割头运动学分析及简化计算：黑龙江矿业学院学报，1998）。

图1 EBZ-150型悬臂垂直摆动机构图掘进机臂的水平运动是通过一对水平液压缸驱动水平回转工作台实现的，如图2所示。

因此，通过升降液压缸和水平液压缸的复合运动，可以准确控制掘进悬臂在空间的任何位置，以完成预设尺寸的截割。

图2 掘进机悬臂水平摆动机构示意图3.工作机构的数学模型掘进机的截割过程，可分为纵向钻进、水平截割和垂直截割三种工作方式（张士勇，纵轴式悬臂掘进机断面成形控制基础研究：陕西理工学院学报，2005）。

掘进机在掘进过程中，主要通过悬臂的上下升降和水平移动完成。

因此，分析掘进机悬臂垂直面和水平面的运动状态，是控制掘进机截割的关键。

图3 掘进机悬臂截割头垂直摆动数学模型3.1 掘进臂垂直截割分析图3为掘进悬臂垂直摆动简化模型，图中C 点为升降液压缸与机架的铰接点，D 点为升降液压缸与悬臂的铰接点，A 为悬臂垂直摆动的中心，B 为水平回转台中心轴线与AX 1轴的交点，O 1为升降液压掘进机的断面自动截割控制的研究河北建材职业技术学院童夏敏高敬媛姚宏• 44•缸伸长为CD 时截割头在巷道断面上面的投影处（徐楠，童敏明，唐守锋，等.掘进机器人截割头截割运动与轨迹仿真研究：煤矿机械，2011）。

关于纵轴式掘进机截割头外形设计的讨论

101科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工程技术我国各大煤矿采用的掘进机截割头,按其布置方式分为纵轴式和横轴式两大类。

而针对我国煤层的工况以及考虑使用的经济性,纵轴式截割头普遍被各种掘进机型所应用,现根据几年来我们公司设计和现场使用纵轴式截割头的情况,浅谈自己的认识。

1 截割头外形尺寸的确定截割头的外形尺寸很关键,一个合理的外形尺寸,不仅可以使截割头具有较强的破煤岩能力,而且在工作过程中可以获得较平整的巷道顶板、底板和侧帮。

(1)截割头的长度。

纵轴式掘进机截割头的长度是指沿截割臂轴向方向的长度,其值的大小影响工作效率。

截割头长度较长,工作时截割阻力增加,尤其是在截割臂摆动的过程中,会使截割臂摆动速度降低,一个工作循环的时间加长,影响掘进速度;截割头太短,钻进深度就会减小,也会使掘进机的掘进速度降低。

另外,截割头的长度与工作面的棚间距也有一定的关系,理想状态下,一次或几次掘进的距离应该等于整数倍的棚间距离(我们假设一次掘进的距离就等于一个截割头的长度),但是这种计算方式是不能实现的,因为各个地域地质条件的不同决定了工作面架设的棚间距离不同,所以这种算法不能得出固定的尺寸。

通常,根据实际经验,纵轴掘进机截割头的长度可取500～900mm,大功率的掘进机可以取到1100mm 左右。

(2)截割头的直径。

我们先通过截割电机的功率来初步确定截割头的转矩:NPM 9550式中:P—截割头切割功率(kw)N—截割头转速(r/min)则截割头平均切割力F:RM F式中:R —截割头的平均直径从以上计算可以推断,在功率和转速已经固定的前提下,切割力的大小与截割头直径有直接的关系,假设截割头上有m个截齿,且载荷均布,则会有:f =m F =RmM 可见,若截齿数量一定,直径越大,每个截齿的切割力就越小,那么是不是截割头直径越小越好呢？显然不是的,截割头直径越小,工作面的循环时间就越长,工作效率就越低。

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析一、引言掘进机是煤炭开采和隧道掘进中常用的重要设备，掘进机截割头是其关键部件之一。

截割头在掘进作业中承受大量的受力，因此对其受力分析和掘进实例进行分析，对于提高掘进机的工作效率和安全性具有重要意义。

二、掘进机截割头受力分析1. 受力形式截割头在掘进作业中主要承受两种形式的受力：一种是截割力，即对煤矿或岩石进行切割的力；另一种是推进力，即掘进机整体向前推进时对截割头的推力。

这两种受力在掘进作业中交替作用，对截割头的受力要求较高。

2. 受力分析截割头受力分析的关键在于确定其受力方向和大小。

在截割作业中，截割头需要克服煤矿或岩石的抗压强度进行切割，因此截割力的方向是垂直于截割头刀具表面，并且大小与煤矿或岩石的物理性质有关。

在推进作业中，截割头需要承受推进力的作用，推进力的方向是与掘进机整体的推进方向一致，大小与掘进机的工作状态和推进速度有关。

通过受力分析，可以确定截割头在掘进作业中的受力情况，为优化掘进机的工作参数提供参考依据。

三、掘进实例分析下面以某煤矿的掘进实例为例，对掘进机截割头的受力情况进行分析。

某煤矿使用某型号掘进机进行掘进作业，掘进机具有一台功率较大的液压系统和一组精密的截割头。

在掘进作业中，掘进机先是利用截割头对煤矿进行截割，然后利用推进机构对煤矿进行推进，整个掘进过程中截割头都承受着不同程度的截割力和推进力。

通过实际的掘进作业观察和数据分析，发现截割头在截割作业中受到的截割力较大，因为煤矿的抗压强度较高，需要较大的力才能完成切割。

而在推进作业中，截割头受到的推进力较大，因为掘进机需要快速推进，对截割头的推进力要求也较高。

通过对实际掘进作业中截割头受力情况的分析，可以得出以下几点结论：1. 掘进机的液压系统需要具有较大的输出功率，以满足截割头在掘进作业中的大量能量需求。

2. 截割头的材料和结构需要具有较高的强度和刚度，以承受截割力和推进力的作用。

3. 控制推进速度和截割参数，以保证截割头受力平衡和稳定，避免因受力过大造成截割头损坏或工作效率低下的问题。

纵轴式掘进机截割头的设计

纵轴式掘进机截割头的设计作者：廉浩冯健来源：《中国新技术新产品》2014年第03期摘要：本文介绍了纵轴式掘进机截割头的设计原则，讨论了提高截割头截割效率的合理方案，提供了设计用的主要数据。

关键词：截割头；设计原则；截割效率中图分类号：TD42 文献标识码：A1 概要本文以纵轴式掘进机的截割头为研究对象。

截割头是掘进机的关键部件，它直接参与对工作面的掘进工作。

其设计参数较多，这些参数之间互相影响和制约，同时截割头的设计质量的好坏决定了掘进机整机的截割性能，这对截割头的使用寿命，以及整机的稳定性和可靠性都有着直接的影响。

2 工作原理掘进机的工作过程是：操纵行走机构向工作面推进，使截割头在工作面的左下角钻入，水平摆动油缸使截割头横向截割到巷道的右侧。

然后利用升降油缸把截割头上升接近等于截割头直径的距离，并使截割头向巷道左侧截割。

如此往复截割运动，截割头就可以完成整个工作面的截割。

当然掘进机的截割方式与掘进巷道断面的大小，形状，煤岩的分布情况有关。

在截割头截落煤岩后，由装运机构将其装进掘进机中间的输送机构，再最终装进矿车或巷道输送机。

因此，纵向截割头通常的截割过程可以总结为纵向钻进、水平摆动截割和垂直摆动截割三种工作方式。

3 结构研究3.1 影响设计的因素如果能保证在旋转截割的过程中，使参加截割的每个截齿都截割相同大小的煤岩，让各截齿的受力相等、运行平稳，并且产生的磨损也基本相同，这样的截割头设计是最理想的。

但是有很多因素影响截割头的设计，主要有以下几个方面：（1）煤岩自身的性质，主要有抗截强度、硬度、磨蚀性、坚固性系数等；（2）截割头的结构参数，主要有截割头的几何形状、外形尺寸、截齿排列、截齿数量以及截线间距等；（3）截割头的工艺性参数，主要有摆动速度、截割头转速、切削厚度、切削深度等。

在截割头的设计上，这些因素的影响并不是孤立的，它们之间相互关联和制约。

3.2 结构形式3.2.1 外形截割头的外形是指截割头的几何形状，它是由截齿的齿尖所形成的外部轮廓，通常称为截割头包络面。

纵轴式掘进机截割头的设计

３．２结构形式
工业技术
ＮｅＷＴｅｅｈｎｏｌｏ￣ｉｅｓａｎｄＰｒｏ掘进机截割头的设计
廉浩冯健
（北方重工集团有限公司。辽宁沈阳１１０１４１）
摘要：本文介绍了纵轴式掘进机截割头的设计原则，讨论了提高截割头截割效率的合理方案，提供了设计用的主要数据。关键词：截割头；设计原则；截割效率中图分类号：ＴＤ４２文献标识码：Ａ
１概要
３．２．１外形
截割力矩为：
ＭＣ＝９５５０×Ｎ
本文以纵轴式掘进机的截割头为研
究对象。截割头是掘进机的关键部件，它直接参与对工作面的掘进工作。其设
计参数较多，这些参数之间互相影响和制约，同时截割头的设计质量的好坏决定了掘进机整机的截割性能，这对截割头的使用寿命，以及整机的稳定性和可割头自身主轴转动就形成了截割头的空靠性都有着直接的影响。问曲面轮廓。２工作原理３．２．２组成纵轴式掘进机截割头主要由截割头掘进机的工作过程是：操纵行走机构向工作面推进，使截割头在ｌＴ作面的体、截齿、截齿座、螺旋叶片、喷嘴、左下角钻入，水平摆动油缸使截割头横耐磨块等组成。在截割头体上焊接螺旋向截割到巷道的右侧。然后利用升降油叶片，将截齿座按照设计要求焊接在螺缸把截割头上升接近等于截割头直径的旋叶片上，截齿安装在齿座里。喷嘴的距离，并使截割头向巷道左侧截割。如位置指向截齿齿尖方向，这有利于在截此往复截割运动，截割头就可以完成整割时对工作面的灭尘。因为煤岩体具有个工作面的截割。当然掘进机的截割方磨蚀性，所以在截割头体上焊接耐磨块式与掘进巷道断面的大小，形状，煤岩的分布情况有关。在截割头截落煤岩后，由装运机构将其装进掘进机中间的输送机构，再最终装进矿车或巷道输送机。因此，纵向截割头通常的截割过程可以总结为纵向钻进、水平摆动截割和垂直摆动截割三种工作方式。３结构研究３．１影响设计的因素如果能保证在旋转截割的过程中，使参加截割的每个截齿都截割相同大小的煤岩，让各截齿的受力相等、运行平稳，来进行保护。３．２．３尺寸参数掘进机截割头的尺寸参数主要包括：截割头长度、截割头直径、螺旋头数和升角等。（１）截割头长度纵轴式掘进机截割头的长度是指从截割头顶端到底端在轴线方向上的距离。截割头设计的过长，截齿的截割阻力增大，导致截割机构的摆动速度受到影响，截割能耗也会增加，如果截割功率不相适应会影响掘进速度。反之，截割头长并且产生的磨损也基本相同，这样的截度过短时，虽然可以充分利用自由面和割头设计是最理想的。但是有很多因素地压的作用，减小截割阻力，但是截割截割的工作循环次数加大，影响截割头的设计，主要有以下几个方时间会加长。面：使得生产效率降低。所以在截割头长度（１）煤岩自身的性质，主要有抗截的设计中，应予以综合考虑。（２）截割头直径强度、硬度、磨蚀性、坚固性系数等；截割头的直径主要影响掘进机的截（２）截割头的结构参数，主要有截割力和＿Ｔ作循环时问。截割头直径过大，割头的几何形状、外形尺寸、截齿排列、截齿数量以及截线间距等；则切向截割力降低，当截割力降到低于（３）截割头的工艺性参数，主要有煤岩的截割阻力时，截割头就无法正常摆动速度、截割头转速、切削厚度、切工作；而当截割头直径太小，截割头切削深度等。向截割力增大，但是由于掘进机截割的在截割头的设计上，这些因素的影循环时间变长，同样影响掘进机的掘进响并不是孤立的，它们之间相互关联和速度。当截割功率和截割头转速一定时，单个截齿的平均截割力受到截割头直径制约。

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析掘进机是煤矿生产中常用的设备，它能够高效地进行矿井的掘进作业。

掘进机截割头是掘进机的关键部件之一，在掘进作业中承担着重要的截割和受力任务。

了解掘进机截割头的受力分析对于提高掘进机的工作效率和延长设备的使用寿命具有重要意义。

本文将对掘进机截割头的受力分析进行研究，并结合实际掘进实例进行分析，以期能够更好地理解掘进机截割头的受力特性和工作原理。

一、掘进机截割头受力分析1.截割头结构掘进机截割头通常由刀盘、截割齿、传动系统和支撑系统等部件组成。

刀盘是截割头的核心部件，它通过传动系统驱动进行旋转运动，同时截割齿则位于刀盘上，通过截割齿的旋转和进给运动完成煤岩的切削作业。

支撑系统则用于支撑和固定刀盘，保证其在工作过程中能够稳定运行。

2.受力分析在掘进作业中，掘进机截割头承受着复杂的受力情况。

其主要受到的力包括切向力、法向力和扭矩等。

切向力是指截割头在切削煤岩时所受到的力，它是导致截割齿磨损和切削能力下降的重要因素。

法向力则是指截割头在进给作业中承受的力，它会影响刀盘和截割齿的切削性能和稳定性。

扭矩则是刀盘在旋转过程中所受到的力，它会影响刀盘的旋转稳定性和切削效率。

3.受力特点掘进机截割头在工作过程中受力特点明显，具有以下几个特点：一是受力复杂，同时承受着切削和进给引起的多种受力；二是受力不平衡，受力部位和受力大小不一致，导致截割头在工作中容易出现磨损和损坏；三是受力频繁，掘进机截割头在工作过程中需要频繁进行切削和进给作业，所以其受力频繁变化，对截割头的耐久性和稳定性提出了较高要求。

二、掘进实例分析下面以某矿井的掘进实例为例，来具体分析掘进机截割头的受力特性和工作原理。

某矿井采用掘进机进行煤矿掘进作业，掘进机型号为XCMG EBZ260H，工作面倾角15°，煤岩硬度为3-4级。

在进行掘进作业时，掘进机截割头受力情况如下：切向力为1000N，法向力为500N，扭矩为200Nm。

纵轴式掘进机截割方法、路线与受力分析

纵轴式掘进机截割方法、路线与受力分析摘要:随着煤矿行业的迅速发展,对掘进机的需求量也随之增多,如今掘进机的发展已由煤岩向半煤岩和岩巷的方向发展。

本文重点介绍纵轴式掘进机截割方法、路径与截割部受力分析。

关键词:掘进机截割方法受力由于整个掘进机在工作时,首先是由截割头上的截齿来完成。

在截齿进行截割时,煤或岩石带来的阻力和冲击力通过截齿传递至截割头、截割部主轴及主轴承。

由于截割头、截割部主轴以及轴承的连接均为刚性连接。

因此随着其截割岩石硬度的增大,主轴和轴承所承受的冲击载荷必然会随之增大,特别是在掘进机进行钻进工作时,整个截割头所受轴向力几乎是由截割部主轴承来承受。

1 截割方法与截割路径1.1 截割方法掘进机在开始截割时,首先应利用截割头伸缩油缸或开动行走部,使截割头切入工作面煤壁(岩壁)一定深度,然后通过机体的回转运动和截割头的升降运动,即可切割出所要求的巷道断面形状。

对于纵轴式掘进机来说,切入工作面时,主要依靠截割头的钻进,其截深可根据岩、煤性质取为略小于、等于或略大于截割头长度。

值得注意的是,在截割头钻进煤、岩壁时,推进速度不可过大,每切入一定深度后要停止推进,让旋转的截割头清理掉截落的小煤岩块,然后再继续推进机体或截割部,如此反复进行,直至达到所要求的截深为止。

1.2 截割路径一般情况下,当截割较软的煤壁时,采用左右循环向上的截割方法,当截割稍硬岩石时,可采用由下向上左右截割的方法。

无论采用哪种方法,要尽可能的利用从下而上截割方法,避免由上向下进行截割,这样极易造成机体颤动,不稳定,对紧固件和部分零部件造成损坏,而且自上向下截割,特别是遇到坚硬岩石时,会使机体大部分重量压在截割部上,这样对截割部和其轴承伤害极大。

当遇见硬岩时,不应勉强进行截割,对有部分露头硬岩时,应当先截割其周围部分,使其坠落。

2 工作时掘进机截割头部的受力根据掘进机现场工况,掘进机大部分工作是作回转截割运动,同时也存在截割头钻进运动。

掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计

纵轴式截割头设计原则
力并使传动比降低，且截割臂尺寸亦随之减小。一股
与钻爆法掘进相比，综掘机机械割煤法更加经济在５０＇－－８０ｃｍ范罔选择。
安全．且截割效率更高。因此在设计截割头时应首要
截割头主要参数选择
考虑满足被割煤层或岩石的自身物理性质、计划截割
Ｖｇ
＝
（２）
式中ｖ一截割头横向移动速度，ｒｒｍｔ／ｍｉｎ；ｎ一馘割头转动速度，ｒ／ｍｉｎ；Ｎ一单排截齿数最。４．截割速度掘进机的截割速度主要视截割的煤岩性质决定。对于普通煤层．常取３￣４．５ｍ／ｓ，速度过快则会造成粉尘浓度过大，影响施工；遇到较硬岩层则正常截割速度一般为１￣２ｎｌ／ｓ，其截割速度过快则会造成截齿磨损严重。此外，截割效率并非随着截割速度的增大而增加，煤层的截割厚度还与切割挤压的时间长短相关。
Ｂ一截齿的刀具角，（。）；Ｋ一岩石脆性系数。上式中，针对某范罔内岩性岩石来说，掏枘钻深
配，则微小的误蓐就会造成截齿极易磨损破坏，上作ｈｓ及截齿刀具角Ｂ均由试验得出，参数基本确定不变。
效率降低。故截割头设计时需考虑截割头尺寸大小、因此截割力的大小主要取决于岩石的抗拉强度、脆性
外的探索经验及现场情况对悬臂式掘进机纵轴式截割锥面线素线垂直的原则，主要依靠横面半移截割，掏
头的优化提出一些设计建议和方法。对以后截割头的槽钻进辅助推进，使截割巷道段面呈平直。
设计具有借鉴意义。
在满足生产要求及截割头结构设计原则的情况下，截割头的设计直径应越小越好，这样＿Ｊ。提高单刀截割

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析

掘进机截割头受力分析与掘进实例分析掘进机是矿山开采中常用的一种机械设备，主要用于在岩石中开凿通道或隧道。

在掘进机的工作过程中，头部受到较大的受力作用，这对于掘进机的设计和使用都有着重要的影响。

本文将对掘进机截割头的受力分析以及相应的掘进实例进行分析。

我们来看掘进机截割头的受力情况。

掘进机截割头主要由刀盘、刀具和截割机构组成，它们共同协作完成岩石的截割工作。

在截割过程中，刀具通过向前推进和旋转切割岩石。

掘进机截割头的受力主要包括以下几个方面：1. 推进力：掘进机通过推进装置向前移动，推进力作用于截割头上，使其往前运动。

推进力的大小取决于掘进机的性能和工作条件。

2. 切削力：在刀具与岩石接触的瞬间，切削力作用于刀具上，使其切割岩石。

切削力的大小取决于岩石的硬度和切削角度，以及刀具的材质和尺寸。

3. 前进阻力：掘进机在截割过程中需要克服岩石的抗压强度和摩擦阻力，这些阻力作用于截割头上，使其前进速度减慢。

在实际的掘进作业中，掘进机截割头的受力分析对于掘进机的设计和使用都具有重要的指导意义。

根据不同的受力情况，可以选择合适的掘进机型号和工作参数，以提高掘进效率和安全性。

下面我们来看一个掘进实例分析。

假设在一个岩石中进行掘进作业，使用的是一台具有推进力控制功能的掘进机。

在掘进的过程中，掘进机截割头的推进力、切削力和前进阻力如下图所示：[插入掘进机截割头受力分析示意图]根据受力分析结果，我们可以得出以下结论：1. 在掘进机截割头的受力中，推进力是主要的驱动力，它使得截割头向前推进，并与岩石接触。

纵轴式掘进机截割机构纵向随机振动的仿真研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＩｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｏａｄｈｅａｄｅｒａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｒａｎｄｏｍｌｏａｄｓｏｎｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｄｅｒｗｅｒｅｄｅｔｅｒ — ｍｉｎｅｄ．ＤｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｏａｄｈｅａｄｅｒｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｓｌｏｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇＬａｇｒａｎｇｉａｎｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄＬａｐｌａｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｒｅｅｏｒｄｅｒｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｈａｐｅｓｗｅｒｅｏｂ— ｔａｉｎｅｄ．Ｔｏｆｕｒｔｈｅｒｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｉｎｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｄ — ｂｏｏｍａｎｄｂｏｏｍ— ｂｏｄｙｏｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｄｅｒａｎｄｂｏｏｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｄａｎｄｂｏｏｍ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉ — ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｗｉｔｈＡＤＡＭＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｓｙｓｔｅｍｌｏｃａｔｅｓｗｉｔｈｉｎ６Ｈｚ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｉｎ— ｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｂｏｏｍａｎｄｂｏｄｙｗｉｌｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｄａｎｄｂｏｏｍｕｎｄｅｒｒａｎｄｏｍｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｌａｙｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｅｓｉｇｎａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｏａｄｈｅａｄｅｒ．

掘进机截割时受力分析

掘进机截割时受力分析摘要：掘进机截割时的受力关系着截割头的设计、悬臂段和截割减速机中轴承的选型以及液压系统中马达的选型、油缸等的设计。

为了完成设计任务，首先应该对掘进机工作过程进行受力分析。

关键词：掘进机；纵向掘进；截割；受力分析中图分类号：TD42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）09-0009-010 引言纵轴式工作机构有纵向钻进、左右摆动和上下摆动三种截割工作方式。

后两种截割方式工况相同，而且左右摆动工作时间要远远长于上下摆动工作时间。

因此，只对纵向钻进和左右摆动截割时的受力进行分析。

1 受力分析给定基本参数：截割电机功率：p=230kw；悬臂总长：L=4663mm；掘进机减速机减速比：i=215；掘进机总重：G=8.2×105N；最大仰角：a＝30°；最大俯角：B＝25°；最大回转角：y=30°；截割头升降油缸活塞直径D=200mm，活塞杆直径d=110mm,油缸进油压力p=20MPa，p0=6MPa，机械效率B=0.7；截割头回转油缸活塞直径D=180mm，活塞杆直径d=110mm,油缸进油压力p=20MPa，p0=6MPa，机械效率B=0.7；马达进出油口的压力差：△p=15MPa=15×106Pa；马达的排量：q=160l/r=160×10-6mm3/r；掘进机行走部驱动轮半径：R=。

1.1 纵向截割掘进机截割煤岩的受力。

如图1：1.1.1 未升降。

在△AOB中，OA=m，OB=n,由此可求出1.1.2 向上α°，a∈[0，30°]。

油缸由B点伸至C点，∠AOC=∠AOB+α°=θ°+α°，在△AOC中，OA=m.OC=n，由此可求出1.1.3 向下β°，?茁∈[0，25°]。

油缸由B点伸至D点∠AOD=∠AOD－β°=θ°-β°在△AOD中，OA=m.OD=n,由此可求出1.1.4 受力分析。

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验刘增辉;宫言川;江红祥【摘要】为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于 Pro/E和 ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型;并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率.采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究.选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数.研究结果表明:第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近;第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应.说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数.%In order to study the dynamic response characteristic of longitudinal roadheader cutting system, vi-bration analysis dynamic model of cutting system was established based on Pro/E and ADAMS, forced vibration characteristic was analyzed by adding harmonic excitation, and 3 resonance frequencies was obtained. Exciting force for cutting system was added by hammering method to do the experiment modal analysis. The former 5 order experiment modal parameters were obtained by complex modal single degree of freedom method The results show that the 1st and 2nd order experiment modal natural frequencies are close to the simulation resonance frequencies of 20 Hz and 120 Hz respectively,but the 3rd,4th and 5th order experiment modal natural frequencies have no corre-sponding simulation resonance frequencies,which illustrates that the vibration simulation with harmonicexcitation cannot completely excite the resonance frequency responses of the cutting system,however using experiment modal analysis method can verify the simulation analysis results and obtain more complete modal parameters of the cutting system.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)026【总页数】6页(P215-220)【关键词】纵轴式掘进机;截割系统;受迫振动;简谐激励;模态分析【作者】刘增辉;宫言川;江红祥【作者单位】中国矿业大学机电工程学院,徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TH113.1纵轴式掘进机作为一种集煤岩截割、装载、行走、降尘于一体的综合性煤矿巷道掘进设备，被广泛应用于井下巷道掘进作业。

矿用纵轴式掘进机截割头结构力学分析

矿用纵轴式掘进机截割头结构力学分析
段晶晶
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2024(39)1
【摘要】以EBZ150A型纵轴式掘进机为研究对象,介绍一种掘进机截割头结构力学仿真分析方法。

利用三维机械设计软件SolidWorks构建截割头三维几何模型,通过有限元分析软件ANSYS分析不同岩石条件下截割头结构变化,确认不同载荷条件对截割头结构的影响,进而通过工程应用验证截割头结构力学仿真分析方法的应用价值,旨在为后续矿用纵轴式掘进机截割头结构优化设计提供方法参考。

【总页数】3页(P38-40)
【作者】段晶晶
【作者单位】霍州煤电集团辛置煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD421.5
【相关文献】
1.煤矿用悬臂式纵轴掘进机截割头截齿布置研究
2.纵轴式掘进机截割头运动参数对截割载荷的影响分析
3.纵轴式掘进机截割头截齿工作角度选择及加工分析
4.纵轴式掘进机截割头载荷影响因素的仿真分析
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一种纵轴悬臂式掘进机截割部设计

一种纵轴悬臂式掘进机截割部设计高志俭;赵艳;王峥;郭聪【摘要】介绍一种悬臂式纵轴掘进机截割部不使用浮动密封的结构和内喷雾水系统的配水方式,介绍了它的工作原理、结构及关键技术,其特征是:1.防尘结构采用了水压式防尘结构,以代替原有浮动密封的防尘结构;2.内喷雾配水方式为主轴后端进水,配水盘与主轴间有轴承,配水盘与外筒间有间隙,配水盘相对于外筒浮动,能有效提高格来圈的使用寿命.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】1页(P74)【关键词】内压防尘;密封;配水方式;浮动【作者】高志俭;赵艳;王峥;郭聪【作者单位】三一重型装备有限公司,辽宁,沈阳,110027;三一重型装备有限公司,辽宁,沈阳,110027;三一重型装备有限公司,辽宁,沈阳,110027;三一重型装备有限公司,辽宁,沈阳,110027【正文语种】中文随着高产高效矿井的快速发展，掘进的效率越来越高，采掘工作面的粉尘浓度也越来越高。

粉尘不仅危害采掘工作面工作人员的身体健康，也给设备带来了恶劣的工作环境，加速了机械部件的磨损，特别是煤矿掘进工作面，当煤尘达到一定浓度时，很容易引起煤尘爆炸和瓦斯爆炸，造成重大安全事故。

采矿业掘进设备多采用悬臂式纵轴掘进机，掘进机在使用过程中，由于受粉尘、沙子、岩石等的影响，加之截割主轴的震动，造成浮动密封寿命的降低，严重的会使整个截割部报废，极大地影响工作效率及增加了成本。

内喷雾系统利用安装在截割头上的喷嘴对着截齿喷雾，把粉尘消灭在刚刚生成的阶段，并且能有效的防止火花的产生，以达到较好的灭尘效果，也是最经济有效、操作简便的降尘措施。

现在的内喷雾进水密封系统大都采用配水盘加格来圈式的密封，该种密封受到加工精度的影响，易磨损，运行一段时间磨损后内喷雾用水泄漏严重，无法继续使用。

1.1 本设计的内喷雾进水配水结构如图1所示。

1.2 本设计的内压式防尘结构如图2所示。

高压内喷雾水通过进水口进入到配水盘进水路，再经主轴水路进入到截割头水腔内部。

纵轴式掘进机截割不同对象的载荷模拟及优化设计的开题报告

纵轴式掘进机截割不同对象的载荷模拟及优化设计的开题报告一、研究背景与意义纵轴式掘进机是用于开采煤矿和隧道工程等地下建筑工程的一种重要设备，其主要功能是对地下岩石和煤等物质进行切割和采掘。

在纵轴式掘进机的实际使用过程中，由于受到工作环境、材质硬度和截割形式等多种因素的影响，其截割载荷会产生明显的变化。

因此，对于纵轴式掘进机截割不同对象的载荷模拟及优化设计的研究，具有非常重要的现实意义。

目前，国内外学者在纵轴式掘进机载荷模拟及优化设计方面的研究已经取得了一定的进展。

国内的相关研究主要集中在煤矿开采方面，以煤矿的工作条件和煤体性质为前提，利用数值模拟方法对纵轴式掘进机的截割载荷进行模拟分析，并对掘进机的关键部件进行优化设计。

国外学者则更为关注纵轴式掘进机在隧道工程方面的应用，主要研究其在硬岩隧道中的截割能力及工作效率。

本研究旨在结合已有的文献研究成果，通过实际测试和数值模拟方法，深入研究纵轴式掘进机截割不同对象的载荷模拟及优化设计问题，为提高纵轴式掘进机的工作效率和稳定性提供技术支持。

二、研究内容和方法1. 纵轴式掘进机载荷测试方法的研究本研究将利用多种工具和设备对纵轴式掘进机在不同工作条件下的载荷进行测试和记录。

采用多种载荷测试方法的结合，如载荷传感器、加速度计、应变计等，对不同对象的截割载荷进行实时监控及记录，并将其与理论模型的计算结果进行对比和分析。

2. 纵轴式掘进机截割载荷模拟方法的研究本研究将采用基于有限元建模的方法，在不同工作条件下，对纵轴式掘进机的截割载荷进行全过程模拟。

具体来说，将先对纵轴式掘进机进行数字化建模，确定其工作参数和工作环境条件，并将其导入有限元软件中进行模拟分析。

通过比对实验测试数据和模拟计算结果，验证模拟方法的合理性和有效性。

3. 纵轴式掘进机截割载荷优化设计方法的研究本研究将以模拟计算的结果为基础，结合纵轴式掘进机的实际工作情况，开展优化设计的研究。

通过研究截割效率的影响因素，如刀盘转速、刀头数量、刀头间距和刀头结构等，分析和比对优化设计方案的效果，并最终确定最优方案。