钻式采煤机设计理论PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1　钻式采煤机的研究意义 1

1.2　钻式采煤机采煤工艺的主要特点 2

1.3　钻式采煤机的基本结构及工作原理 3

1.3.1　钻式采煤机的基本结构 3

1.3.2　钻式采煤机的工作原理 5

1.3.3　钻式采煤机的开采工艺 6

1.4　钻式采煤机的研究现状 6

2　钻式采煤机破煤基础理论 12

2.1　煤的主要物理机械性质 12

2.2　截割工况对煤截割过程的影响 14

2.2.1　切削形式与截槽形状 14

2.2.2　截距与切屑厚度对截割阻力和单位能耗的影响 16

2.3　镐形截齿破煤机理 17

2.3.1　截齿的选择 17

2.3.2　镐形截齿破煤基本力学分析及截槽几何特征 18

3　螺旋钻头破煤机理 21

3.1　螺旋钻头运动数学模型 21

3.1.1　坐标系的建立 21

3.1.2　截齿位置表达方法 22

3.1.3　截齿运动学研究 23

3.2　钻头的破煤机理 27

3.2.1　轴向切削模式 27

3.2.2　径向切削模式 28

3.2.3　端盘和筋板的截齿切削模式 28

3.3　钻头力学模型的建立 29

3.3.1　单个截齿受力模型与截割阻力计算 29

3.3.2　单个截齿轴向阻力计算 32

3.3.3　钻头轴向阻力和截割转矩的计算 32

4　总体设计 34

4.1　总体设计的要求、任务和依据 34

4.1.1　总体设计的要求 34

4.1.2　总体设计的主要任务 34

4.1.3　总体设计的依据 35

4.2　动力的驱动方式和传动方式的选择 35

4.3　工作机构的方案设计 36

4.3.1　三钻头结构形式 36

4.3.2　四钻头结构形式 37

4.4　钻式采煤机的总体布置 38

4.4.1　液压传动机型 39

4.4.2　机械传动机型 40

4.5　液压系统的设计 40

4.6　主要技术参数的确定 43

4.6.1　钻头的推进速度 43

4.6.2　钻头的转速 44

4.6.3　工作机构功率 46

4.6.4　外形尺寸 47

5　螺旋钻头的优化设计 48

5.1　螺旋钻头总体结构设计 48

5.2　钻头截齿的选择 49

5.3　钻头截齿工作角度 50

5.3.1　端盘截齿工作角度 51

5.3.2　筋板截齿工作角度 51

5.3.3　切削角确定方法 52

5.4　截齿布置理论基础 55

5.4.1　截齿径向布置 55

5.4.2　截齿周向布置 58

5.4.3　截齿轴向布置 61

5.5　钻头截齿优化布置 62

5.5.1　设计变量选取 62

5.5.2 目标函数确定 63

5.5.3　约束条件 64

5.6　钻头三维模型建立 66

6　螺旋钻杆的优化设计 68

6.1　螺旋钻杆的输煤机理 68

6.2　螺旋钻杆结构参数优化数学模型 70

6.2.1　螺旋钻杆输煤生产率的计算 70

6.2.2　约束条件的建立 71

6.3　钻杆快速连接装置 75

6.3.1　钻杆连接器设计 76

6.3.2　轴向连接套结构设计 78

7　钻具防偏斜钻进基础理论 79

7.1　煤层造斜力分析 79

7.1.1　煤层各向异性及各向异性指数 79

7.1.2　煤层与钻头相互作用模型 80

7.1.3　煤层造斜规律 81

7.2　钻具组合造斜力分析 83

7.2.1　基本假设 83

7.2.2　钻具组合造斜力 85

7.2.3　纵横弯曲梁柱受力与变形分析 87

7.2.4　连续和边界条件 91

7.2.5　三弯矩方程组及求解 92

7.2.6　求解结果及分析 95

7.3　双钻具组合 98

7.4　双钻具组合偏斜有限元仿真 99

7.4.1　结构简化及仿真方法 99

7.4.2　仿真结果及分析 100

7.5　钻具组合原则 102

8　钻头设计实例 103

8.1　截齿的选择和布置 103

8.1.1　截齿配置方式 103

8.1.2　截齿的选择 104

8.1.3　截齿的优化布置 104

8.2　截齿强度校核 106

8.2.1　截齿峰值载荷确定 106

8.2.2　截齿有限元模型 106

8.2.3　截齿加载与求解 108

8.2.4　求解结果分析 108

8.3　钻头三维模型建立 109

8.4　钻头装配与运动仿真 111

8.4.1　Pro/E环境下机械系统装配与运动仿真过程 111

8.4.2　钻头工作及装配原理 113

8.4.3　钻头装配仿真 113

8.4.4　钻头运动仿真 115

参考文献 118