刨煤机刨刀刨削煤岩力学特性研究及其优化设计

《刨煤机刨刀刨削煤岩力学特性研究及其优化设计》概括了刨煤机的发展与应用情况，总结了刨煤机理论研究现状，阐述了刨煤机成套装备配套的基本要求及其开采工艺；自动化刨煤机工作原理，分析了自动化刨煤机成套装备配套的主要技术数据。介绍了刨头、滑架、紧链器等刨煤机主要部件结构。总结了自动化刨煤机工作的核心技术。分析了影响刨煤机煤岩适刨性的主要因素。通过实现生产能力最大化为目标，研究刨煤机工况参数优化。对刨煤机刨头受力进行了分析计算，得到刨头装煤阻力、摩擦力计算结果。并对刨链拉力和功率进行了计算。通过研究刨煤机刨削煤岩的破碎机理，分析影响刨削煤岩过程的主要因素，研究了刨刀主要几何参数和刨煤机工况参数等因素对破碎煤岩的影响。计算了实验系统中的刨削力。分析了刨煤机工作过程中的峰值载荷及其影响因素，研究了刨刀载荷谱分布规律，为刨刀力学特性分析提供理论依据。针对实验测试所用假煤壁的特性，研究了本构单元在变形过程中经历的几个阶段。针对每个阶段的不同特征，判断材料单元应力应变所处的位置，并根据本构关系特征建立失效的判断依据，为刨煤机刨刀刨削煤岩提供了合理的损伤本构模型。对链牵引滑行刨煤机为研究对象，针对刨煤机刨削煤壁的实际情况，进行非线性动力学模拟。应用有限元软件ANSYS／LS-DYNA建立了刨削过程的动力学模型，模拟研究了刨煤机刨削煤岩时刨刀的力学特性和相互接触的动应力。得到了不同刨刀结构参数和刨煤机工况参数时的刨刀所受三向力载荷变化曲线；解决了刨刀载荷识别问题，为刨刀优化设计提供了计算数据。通过自行研制的刨煤机实验台进行刨削煤岩实验，获得了单个刨刀随煤岩性质、刨刀结构参数和刨煤机工况参数变化时的载荷时间历程曲线，同时获得了刨头刨削阻力随刀间距和刨刀排列方式变化的载荷曲线。分析了各种因素对刨煤机刨削煤岩力学性能的影响规律。对比带有圆柱状合金刀头刨刀刨削力实验结果与刨刀刨削力计算数据，证明合金刀头对刨刀受力存在影响。为刨刀优化设计提供了一种新的设计方法和手段。

郝志勇，副教授，工学博士，师从辽宁工程技术大学毛君教授。主要从事矿山机械设计及理论等教学科研工作。主持完成《滑行刨煤机刨链测力系统研究与设计》、《EBZ-200岩巷掘进机液力风幕集尘风机研制》、《矿用瓦斯抽放全自动放水器研制》、《煤层适刨性及其在刨煤机设计中的应用研究》以及参与完成国家能源煤矿采掘机械装备研发中心的项目《综采成套装备关键技术研究》、辽宁省科技创新重大专项项目《自动化刨煤机成套装备》、《刨煤机与采煤机滚筒力学分析及优化设计研究》、《薄煤层开采技术及装备研究》、《煤炭工业采掘重大装备技术政策研究》等重大科研项目20多项。获发明专利1项，实用新型专利12项。在《煤炭学报》、《工程设计学报》等核心期刊上发表论文20余篇。获省、市科学技术进步奖10多项；撰写“653工程”培训教材1部。