论文部分内容阅读
在露天矿采中,对于坚硬物料的剥离传统上是采取穿孔爆破的矿采工艺,但随着环保和安全意识的增强,爆破开采越来越受到人们的指责,尤其是爆破管制日益严格以及爆破成本的提高,露天矿岩剥离设备的研制已成为一种市场需求。本课题研究的露天连续剥离机就是一种用于剥离露天煤矿上方岩石覆盖物的新型露天剥采设备。剥离机剥离岩层的过程就是截割装置截割破碎岩石的过程,对截割装置的研究是剥离机设计的重点和难点,而截割装置中的滚筒和截齿是岩石剥离破碎的关键零部件,所以截齿以及截齿在滚筒上的布置排列设计成为本课题的主要研究对象。在研究方法上,本论文借鉴了国外剥离设备的结构形式,在国内连续采煤机和横轴式掘进机设计理论的基础上,对连续剥离机的截割装置进行结构设计,并通过LS-DYNA动态侵彻模拟实验,最终确定适合截割中硬岩层的截割装置结构参数及其它截割参数值。本论文的主要研究内容有:(1)截割装置中关键截割参数的设计,包括截齿的选型、截齿的排列方式以及截线间距和安装角度的设计。(2)截割装置的动力学分析:通过对滚筒和镐齿的截割运动的矢量模型分析,建立镐齿运动的位移方程、速度方程及加速度方程;从单齿破岩的力学模型出发,推导截齿和滚筒的截割阻力公式。(3)在有限元动力学分析的数值模拟理论的基础上,确定中硬岩层本构模型的相关参数,利用LS-DYNA软件实现对滚筒旋转截割的侵彻模拟实验。(4)采用单一变量法对不同设计参数的实验进行实验对比,分析各组实验数据,以滚筒的截割载荷为评定指标,得出不同模型的截割状况的优劣。这四部分内容是一个从基础到理论、从理论到实验相辅相成的设计过程,最终通过实验数据对比分析确定截割参数的合理取值。