Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2014, Vol. 21 Issue (5): 439-443    DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2014.05.006
建模、分析、优化和决策     
典型工况下冲击破岩掘进机工作机构力学特性研究
李晓豁1，郭娜1，郑有山2，王金兴1，杨杰1
1.辽宁工程技术大学 机械工程学院，辽宁 阜新 123000；
2.珲春矿业集团 板石煤业公司，吉林 珲春 133307
Study on mechanical properties of roadheader working mechanism for impacting and crushing rock under typical conditions
LI Xiao-huo1， GUO Na1， ZHENG You-shan2， WANG Jin-xing1， YANG Jie1
1.College of Mechanical Engineering， Liaoning Technical University， Fuxin 123000， China;
2.Banshi Coal Company， Hunchun Mining Group， Hunchun 133307， China
 全文: PDF(1212 KB)   HTML
摘要： 为探究冲击破岩掘进机典型工况下工作机构的力学特征,发现其薄弱环节并提供改进依据，利用Pro/E软件建立其工作机构三维实体模型，根据冲击锤破岩的力学模型，采用应力波合成理论，并利用Matlab汇编语言求得冲击破岩的凿入力，使用ANSYS软件对工作机构冲击巷道顶部右肩角时两钎杆由不同步到同步破岩的过程进行有限元分析.研究表明：由不同步向同步工况转换过程中，两钎杆应力差、扭矩、扭转变形逐渐减小直至相等；摆动支座与动臂及举升油缸、摆动油缸铰接处，摇臂与动臂、动臂油缸铰点处有应力集中；摆动支座是工作机构薄弱环节，最大变形发生在锤头部；偏载作用导致钎头有明显变形，动臂应力危险区位于受偏载侧，对工作机构力学性能影响较大.
关键词： 掘进机;  工作机构;  冲击;  偏载;  有限元;  应力    
Abstract: In order to explore mechanical characteristics of roadheader working mechanism for impacting and crushing rock under typical conditions, then to find the weak link and to provide the basis for improvement, a three-dimensional solid model of the working mechanism was established by means of Pro/E and a mechanical model of crushing rock of the impact hammer was exported, a penetrable force of crushing rock was obtained according to the stress wave theory and assembly language of Matlab. The process of two drill rods crushing from nonsynchronous to synchronous was analyzed by using ANSYS when the working mechanism impacted on the top right corner of a tunnel. The research showed that the stress difference of two drill rods, the torque and torsional deformation of working mechanism decreased gradually to the same during the process. The stress concentration appeared on the hinge of swing bearing, boom and liftingswinging cylinder, also on the hinge spot of the rocker arm, boom and boomcylinder. The swing bearing was the weakness of the working mechanism, and the maximum deformation happened on the head of hammer. The offset loads leaded to the obvious deformation of drill bit, and the dangerous zone of boom stress located on the offset load side, which had a great influence on the mechanical properties of the mechanism.
Key words: roadheader    working mechanism    impact    offset load    finite element    stress
收稿日期: 2014-05-13 出版日期: 2014-10-28
基金资助:

国家自然科学基金资助项目（59774033）；辽宁省第二批科学技术计划项目（2008403010）；中国煤炭工业协会科学技术研究指导性计划项目（MTKJ2011-325）
作者简介: 李晓豁（1953—），男，辽宁锦州人，教授，博士生导师，从事现代机械设计理论与方法、机电液系统仿真与应用、工矿装备运行理论与设计、车辆系统动态特性与控制等研究，E-mail:lixiaohuo@163.com.
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　

引用本文:

李晓豁，郭娜，郑有山，王金兴，杨杰. 典型工况下冲击破岩掘进机工作机构力学特性研究[J]. 工程设计学报, 2014, 21(5): 439-443.

LI Xiao-huo， GUO Na， ZHENG You-shan， WANG Jin-xing， YANG Jie. Study on mechanical properties of roadheader working mechanism for impacting and crushing rock under typical conditions. Chinese Journal of Engineering Design, 2014, 21(5): 439-443.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn. 1006-754X.2014.05.006    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2014/V21/I5/439

[1] 孙光明,王奕苗,万仟,弓堃,汪文津,赵坚. 考虑装配变形的精密机床床身优化设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(3): 318-326.
[2] 丰飞,傅雨晨,范伟,马举. 三角混合两级杠杆微位移放大机构的设计及性能分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(2): 161-167.
[3] 田立勇,孙业新,于宁,陈洪月,马春莹. 基于组合方式的掘进机导航系统研究[J]. 工程设计学报, 2022, 29(2): 254-262.
[4] 李阳, 聂羽飞. 钠燃烧试验厂房隔热密封门的设计与分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(1): 115-122.
[5] 陈洪月, 张站立, 吕掌权. 线性压缩机圆柱臂盘簧的设计及性能研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(4): 504-510.
[6] 严国平, 周俊宏, 钟飞, 李哲, 周宏娣, 彭震奥. 纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置设计及优化[J]. 工程设计学报, 2021, 28(3): 367-373.
[7] 刘永江, 彭宣霖, 唐雄辉, 李华, 齐紫梅. 轴流散热风机共振失效分析与优化设计[J]. 工程设计学报, 2021, 28(2): 203-209.
[8] 李宗豪, 朱军, 陈伟球. 海上风电导管架陆地建造过程中的应力分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(2): 218-226.
[9] 王成军, 李帅. 三关节式软体驱动器的设计及其弯曲性能分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(2): 227-234.
[10] 黄伟, 徐建, 陆新征, 胡明祎, 廖文杰. 动力装备和建筑楼盖的动力吸振研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 25-32.
[11] 周超, 秦瑞江, 芮晓明. 风载荷作用下V形绝缘子串的力学特性分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 95-104.
[12] 黄维, 刘惟伊, 刘志恩, 卢炽华. 基于多目标遗传算法的实验目标车底盘结构优化[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 80-88.
[13] 曾琪, 宾光富, 李超, 陈立锋. 联轴器扭转刚度对潜油电泵细长串联轴系扭振特性的影响研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 89-94.
[14] 张超, 韩晓明, 李强, 李池. 冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 786-794.
[15] 周超, 王阳, 芮晓明. 500 kV输电线路跳线风偏有限元分析与试验研究[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 713-719.