纵轴式掘进机履带行走系统动力学研究
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摘要
巷道的快速掘进是实现矿井高产、稳产的根本保证，纵轴式掘进机截割由截割头的回转、纵向钻进、横向摆动、垂直截割四种运动组成。虽然钻进在整个截割工作过程中所占的时间比例较小，但是它影响着掘进的进尺、整个工序的时间及掘进机工作的效率。纵轴式掘进机钻进时截割头受到的随机载荷复杂、多变，而这些载荷最终都传递到履带行走系统上，从而引起掘进机的剧烈振动、侧向滑动、履带张紧力的波动，掘进机的振动、稳定性、可靠性的问题也变得突出，因此，进行掘进机履带行走系统动力学研究具有一定的学术和实用价值。
本篇论文围绕纵轴式掘进机在钻进过程中，运用投影变换的方法，建立了掘进机履带行走系统纵向振动、侧向滑动动平衡方程，运用数值模拟的手段，分析研究了掘进机悬臂仰角不同、侧向夹角不同，履带各点的压力、侧向力大小及变化趋势；结合拉格朗日第二类方程，应用离散体动力学模型法，建立了纵轴式掘进机履带行走系统动力学微分方程，对掘进机在平地、爬坡时，对履带张紧力的大小、变化趋势进行了分析研究。为提高掘进机工作稳定性、可靠性、爬坡能力提供了理论依据。
提出了三维射线拾取方法，解决了纵轴式掘进机整机、履带系统质量属性提取难题，提高了三维实体的拾取速度。
该研究为设计新型的纵轴式掘进机提供理论依据，也为建立适合我国地质条件的掘进机履带行走系统载荷库打下基础。
Key technologies of coal stability of rapidly drilling of the tunnel. cuttingcompositions of longitudinal roadheader have cutting head rotation, vertical drilling,horizontal swing, vertical cutting，The time in the share of the entire cutting workingprocess of drilling is smaller，however, excavation of footage, whole process of time andthe efficiency of roadheader are affected. Random loading become bcomplex and changingwhen roadheader working. loading of longitudinal roadheader becomed complex andvaried when drilling,loads are eventually passed to the track system. Vibration, stability,reliability of roadheader have become prominent. Dynamics of roadheader tracks have highacademic and practical value.
In this paper, it focus on the cutting process of longitudinal roadheader，verticalvibration, horizontal sliding and the analysis of tension changes of track system areanalyed, vibration and dynamic differential equations of track system are established bylagrange equation, numerical simulation is applied by MATLAB.With the cutting angle ofelevation, horizontal swing angle，trend of track support force, sliding force and tensionis obtained.
In solving center of roadheader mass and driving moment of inertia wheel, method of3D ray picking is putted. Speed of picking is also improved.
The foundation of roadheader track system load library is established for the Chinesgeological conditions, a theoretical basis for the design of new longitudinal roadheader isalso provided.
本篇论文围绕纵轴式掘进机在钻进过程中，运用投影变换的方法，建立了掘进机履带行走系统纵向振动、侧向滑动动平衡方程，运用数值模拟的手段，分析研究了掘进机悬臂仰角不同、侧向夹角不同，履带各点的压力、侧向力大小及变化趋势；结合拉格朗日第二类方程，应用离散体动力学模型法，建立了纵轴式掘进机履带行走系统动力学微分方程，对掘进机在平地、爬坡时，对履带张紧力的大小、变化趋势进行了分析研究。为提高掘进机工作稳定性、可靠性、爬坡能力提供了理论依据。
提出了三维射线拾取方法，解决了纵轴式掘进机整机、履带系统质量属性提取难题，提高了三维实体的拾取速度。
该研究为设计新型的纵轴式掘进机提供理论依据，也为建立适合我国地质条件的掘进机履带行走系统载荷库打下基础。
Key technologies of coal stability of rapidly drilling of the tunnel. cuttingcompositions of longitudinal roadheader have cutting head rotation, vertical drilling,horizontal swing, vertical cutting，The time in the share of the entire cutting workingprocess of drilling is smaller，however, excavation of footage, whole process of time andthe efficiency of roadheader are affected. Random loading become bcomplex and changingwhen roadheader working. loading of longitudinal roadheader becomed complex andvaried when drilling,loads are eventually passed to the track system. Vibration, stability,reliability of roadheader have become prominent. Dynamics of roadheader tracks have highacademic and practical value.
In this paper, it focus on the cutting process of longitudinal roadheader，verticalvibration, horizontal sliding and the analysis of tension changes of track system areanalyed, vibration and dynamic differential equations of track system are established bylagrange equation, numerical simulation is applied by MATLAB.With the cutting angle ofelevation, horizontal swing angle，trend of track support force, sliding force and tensionis obtained.
In solving center of roadheader mass and driving moment of inertia wheel, method of3D ray picking is putted. Speed of picking is also improved.
The foundation of roadheader track system load library is established for the Chinesgeological conditions, a theoretical basis for the design of new longitudinal roadheader isalso provided.
引文
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