露天采礦機截齒破巖數值模擬研究.pdf

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2、2013年03月摘要隨著露天礦山大型化、機械化、自動化、無人化、連續(xù)化作業(yè)的發(fā)展，露天采礦機的應用將越來越普及，不僅在煤巖等軟巖礦山開采中發(fā)揮了重要作用，還將在石灰?guī)r等中硬巖礦山發(fā)揮其重要作用。為了合理利用露天采礦機高效開采，在了解礦巖特性條件的基礎上，需對露天采礦機截齒破巖規(guī)律及其相關結構參數和工作參數有足夠的了解。文中采用動力學理論對露天采礦機滾筒截齒的運動及受力進行了分析；通過建立截齒破巖幾何模型對截割力進行了推導；結合ABAQU

3、S有限元軟件建立了截齒截割破巖數值模型，針對于單齒作用和雙齒同步作用下考慮截齒截割速度、截割深度及截線距的變化對截齒截割破巖過程的影響進行了數值模擬；基于數值模擬結果對露天采礦機截齒破巖規(guī)律及截割參數優(yōu)化進行了研究。所取得的成果總結如下：(1)露天采礦機截齒的運動為隨機器的牽引運動與滾筒的自轉運動的合成運動。其運動軌跡線為在牽引方向伸展的平面擺線。截割系統(tǒng)(截割滾筒與截齒)受力包括切割滾筒系統(tǒng)自身的重力、行走驅動系統(tǒng)施加的推力、轉動驅動

4、系統(tǒng)施加的扭矩以及截齒與礦巖接觸后會產生截割阻力。(2)在截齒截割作用下，礦巖單元的破壞是拉壓聯合作用的結果，拉損傷相對于壓損傷先作用于礦巖單元；壓損傷單元的體積較拉損傷單元的體積略大；在與截齒接觸處礦巖單元的破壞主要是壓損傷，礦巖內部及表面單元的破壞主要是拉損傷。通過對比單齒與雙齒截割破巖結果，拉損傷體積最大增量百分比為1725％，壓損傷體積最大增量百分比為1699％：沿截割方向損傷范圍增大了60％，垂直于截割方向增大了567％。(3

5、)基于三種因素(截齒截割速度、截割深度、截線距)正交組合工況的截齒截割破巖數值模擬結果，得出了特定巖性條件下不同工況下的最佳參數匹配模式。綜合上述三種情況下的分析，得出的最佳截割參數匹配模式為：截割速度為0A5m／s、截割深度為llcm截線距為14cm。通過以上對露天采礦機截齒破巖數值模擬的研究，有助于對露天采礦機截齒破巖規(guī)律的深入認識，以及為國產類似機械設備的研發(fā)與改造提供一定的理論基礎。關鍵詞：露天采礦機，巖石截割，破巖規(guī)律，參數匹