碟盘刀具振动切削煤岩的理论力学模型与载荷特性
刘春生1
李德根1
袁昊2
1.黑龙江科技大学,黑龙江哈尔滨1500222.黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022
摘要：针对煤岩机械刀具破碎煤岩寿命和效率低的问题,提出一种具有轴向振动与径向切削破碎煤岩的方法,为探明碟盘刀具在轴向振动与径向切削破碎煤岩的力学特性,通过分析煤岩崩落面积、当量崩落角、载荷的集中力及其作用位置角,以单位断裂面上受力极限强度和最小能量法的准则,构建碟盘刀具破碎煤岩力学模型.基于扩展线性Drucker-Prager塑性本构模型,采用ABAQUS软件模拟碟盘刀具破碎煤岩的应力云图和载荷特性,在振动切削试验台上通过设定振动频率和振幅等参数测试不同切削厚度下的碟盘刀具破碎煤岩的载荷谱,提取数值模拟和试验碟盘刀具破碎煤岩的载荷特征,对比分析理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值和数值模拟峰值的均值.结果 表明:碟盘刀具破碎煤岩的破裂范围呈现月牙状,由中间向两侧递减;振动切削煤岩时其径向载荷明显小于单作用径向切削煤岩的载荷;碟盘刀具在轴向振动与径向切削时不同切削厚度径向载荷理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值的平均误差为9.12％,与试验载荷峰值均值的平均误差为4.88％;轴向载荷理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值的平均误差为9.25％,与试验载荷峰值均值的平均误差为8.34％.通过数值模拟和试验研究验证了碟盘刀具理论模型的准确性.
关键词：碟盘刀具采掘机械载荷特性理论模型振动与切削
分类号：TD421.54(矿山机械)
资助基金：国家自然科学基金(51674106)国家自然科学基金(51974111)中央高校基本科研业务费专项(Hkdqg201804)
论文发表日期：2020-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 3015-3023 )
英文信息