第15卷第2期 2017年4月
中国工程机械学报
CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY
Vol.15 No.2 Apr.2017
截齿截割过程中应力叠加效果对截割载荷的影响
张鑫，李旭，高魁东，逐振国，曾庆良
（山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590）
摘要：为了优化掘进机截割头上截齿排布，进一步提高巷道掘进效率，研究了截割应力叠加作用下的截割载荷变化规律.使用动力学仿真软件LS-DYNA建立了相邻两截齿截割数值仿真模型，利用HJC混凝土模型模拟岩石材料，分析了截齿以不同截齿间距破岩时的应力分布及截割力变化规律.结果表明：随着截齿间距的增加，截齿作用下的应力叠加区域不断减小，进给阻力平均峰值不断增大；当截齿间距过大时，应力叠加现象消失，截齿的应力影响区相互独立，进给阻力平均峰值达到最大且基本保持不变
关键词：截齿；掘进机；有限元分析
中图分类号：TD421.5
文献标志码：A
文章编号：16725581(2017)02-0165-05
Influence of stress superposition effect on
cutting load inpicks cutting process
ZHANGXin,LIXuGAOKuidong,LUZhenguo,ZENGQingliang
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590, Shandong,China) Abstract; In order to optimize the pick arangement of cutting head of heading machine and further improve the efficiency of roadway drivage,study on the variation of cutting load under the action of cutting stress superposition was finished. The numerical simulation model of adjacent two picks cutting was established by the dynamic simulation software LS-DYNA. Using the HJC concrete model to simulate the rock material,stress distribution and cutting force variation were analyzed with different distance between picks. The results indicated that stress superposition area under the action of picks decreases and average peak value of feed resistance increases continuously with the increase of distance between picks. When the distance is too large, the stress superposition disappears, the stress affected zone of the picks is
independent of each other and average peak value of feed resistance keeps constant basically. Key words: pick; heading machine; finite element analysis
随着煤炭开采效率的提升，煤矿对卷道掘进速度的要求不断提高.掘进机是巷道掘进机械化作业的重要机械!]，截割头旋转带动截齿冲击岩壁以实现对岩石的破碎.众多学者对于截齿截割破岩过程做了大量研究，王静荣等3利用有限元仿真分析，对比不同安装角度时截割效率的变化规律，确定最优安装角度.张艳林等[3]对掘进机单个截齿的破岩过程进行仿真研究，对比不同条件下的截齿受力与载荷波动，得到了截割力与截割角及截割速度的关
系.张梦奇建立了具有不同螺旋线数及螺旋升角的截割头模型，分析转动系数、截割牵引力等参数，发现3头螺旋线截割头适应性强，截割性能最佳. 周游等[S)完成镐形截齿的旋转截割煤岩仿真，研究单个截齿截深与比能耗的关系以及截割阻力在不同切削角时的差异，得出截割力最小的截深与切削角.史德强等统计了掘进机在掘进时的岩石抗压强度和掘进速度，利用线性回归分析，确定了合理
基金项目：教育部创新团队发展计划滚动支持资助项日（IRT1266)；中国博士后面上基金资助项目(2016M592214)；山东省博士后创新
项目专项资金资助项目（201603057）
作者简介：张鑫（1970—），男，教授，博士.E-mail；zhangxinmt@163.com 万方数据