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题名全断面矩形掘进机刀盘截入岩样过程试验研究
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作者
李强
刘送永
王焱
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机构
中国矿业大学机电工程学院
宿州学院机械与电子工程学院
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出处
《工程设计学报》
北大核心
2025年第5期720-734,共15页
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基金
江苏省杰出青年基金资助项目(BK20211531)
安徽高校科学研究项目(2024AH051815)
+1 种基金
安徽高校优秀青年教师培育重点项目(YQZD2023080)
安徽省高校理工科教师赴企业挂职实践计划项目(2024jsqygz116)。
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文摘
为实现快速、高效的矩形巷道全断面一次成形,开发全断面矩形掘进机势在必行。为此,基于数形分析与运动轨迹仿真相结合的方法,设计了一种偏心轴行星齿轮驱动的勒洛三角形全断面矩形掘进机刀盘,并研制了试验样机,进行了刀盘截入岩样过程试验研究,实现了单刀盘矩形全断面一次截割成形。首先,分析了所设计刀盘矩形截割的成形原理,得到了其顶点轨迹与标准正方形的周长和面积差异率。然后,为了研究刀盘截入岩样过程中的截割特性,搭建了全断面矩形截割试验台,开展了中心鱼尾刀、边缘刀具截入岩样过程的截割试验。试验结果表明:在中心鱼尾刀截入岩样过程中,推进油压、截割扭矩、Y向振动均呈波动式增大,且三者波动的位置基本一致;在低推进速度阶段(v=3~5 mm/min),随着推进速度的增大,推进油压、截割扭矩、Y向振动的增速较快;在高推进速度阶段(v=5~14 mm/min),随着推进速度的增大,推进油压、截割扭矩、Y向振动的增速变缓;在X、Y、Z三向振动中,Y向振动最具代表性。在边缘刀具截入岩样过程中,推进油压呈波动式增大,但截割扭矩因多刀具协同破岩而呈波动式减小。当同类型刀具截入岩样时,岩样强度越大,刀具所需的截割扭矩、推进油压越大;当不同类型刀具截入岩样时,截割扭矩的差值较大;边缘刀具截入岩样过程中产生的平均振动比中心鱼尾刀小。当岩样抗压强度为6.515~15.639 MPa时,实现全断面矩形截割所需的推进油压为3.443~3.662 MPa,截割扭矩为44.440~49.545 N·m,产生的Y向振动加速度为0.0065~0.0180 m/s^(2)。研究结果验证了在实际工程应用中采用偏心轴行星齿轮驱动的勒洛三角形刀盘实现矩形截割的可行性,为全断面矩形掘进机工程样机的研发奠定了基础。
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关键词
全断面矩形掘进机
刀盘
截入岩样
中心鱼尾刀
边缘刀具
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Keywords
full-section rectangular roadheader
cutterhead
cutting into rock sample
central fishtail cutter
edge cutting tool
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分类号
TD421
[矿业工程—矿山机电]
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