基于Matlab的纵轴式掘进机截割头切削过程的模拟研究.pdf

根据给定的文件信息，本研究主要关注的是使用Matlab软件来模拟纵轴式掘进机截割头的切削过程。掘进机是矿业领域的重要设备，它的工作效率与安全性直接关系到煤矿开采的生产效率和作业安全。纵轴式掘进机的截割头是用来破碎岩石和煤层的关键部件，而切削过程模拟的研究对于理解截割头的性能和改进设计具有重要意义。 在矿井建设中，掘进机的工作原理是利用截割头上的多个截齿对煤岩体进行切割和破碎，形成的切屑大小和形状能直接反映截齿的工作状态和受力情况。为了更准确地模拟这一过程，研究者提出了理论截槽的概念。理论截槽描述了截齿切割过程中产生的截槽形状和截齿对煤岩体的作用原理。由于煤岩体具有脆性，截槽的侧壁在切割后会出现自由崩落的现象，这个崩落角是评价截齿性能的一个重要参数。崩落角的大小主要受煤岩体的物理性质影响，与截齿的具体结构尺寸关系不大。理论截槽为研究者提供了一个评估截齿受力状况和设计截齿排列的基础。 研究中的另一个关键概念是切屑图。切屑图是通过观察截割头上的每一个截齿切割下的煤岩块大小和形状来推断截齿的受力状况的工具。切屑图在截割头设计过程中被广泛使用，用于检验截齿间的受力是否均匀以及是否存在偏载荷。研究人员通常将切屑图分为钻进切屑图和摆动切屑图，分别对应掘进机的不同工作状态。但是，要真实地反映截割头的整体切削过程，需要一个将钻进和摆动结合起来的统一的切屑图，这在目前的研究中尚未实现。本文提出的研究方法可以为获得这样的统一切屑图提供可能，并允许对每个切削块的几何参数进行精确测量和描述。 本文的核心在于运用Matlab软件工具来实现掘进机截割头切削过程的模拟研究。Matlab作为一种强大的数学计算和仿真平台，在工程仿真领域得到了广泛应用。利用Matlab编程可以绘制出切屑图，并且可以计算出每个截齿在不同工况下的切屑面积和偏载荷系数。这种模拟程序的开发为快速判断截齿排列的合理性提供了有效手段，进而可以设计出更合理的截齿排列方案，为截齿排列的设计和检验提供了重要的辅助工具。 关键词：煤矿；掘进机；截割头；切削过程；切屑图；截齿；模拟 中图分类号：TD421.5 文献标识码：A 通过本研究的详细描述，我们可以了解到Matlab在工程模拟中的应用，特别是在矿产开采设备的设计和优化方面。这项研究为提高掘进机的工作效率和安全性提供了理论和技术支持，并为相关领域的研究者和工程师提供了一种新的分析和设计工具。