纵轴式掘进机截割动力学分析与仿真研究

"本文主要探讨了纵轴式掘进机在截割岩石过程中的动力学建模与仿真，通过建立动力学模型，分析了截割头的转速和转矩变化，以及不同因素对其性能的影响。" 纵轴式掘进机在隧道挖掘、矿山开采等领域中扮演着重要角色。其主要由行走机构、支撑系统和截割机构等部分组成，其中截割头是关键工作部件，负责破碎岩石。为了深入理解掘进机在实际工作中的性能表现，科研人员需要对其工作过程进行详细的动态分析。 本文作者魏晓华和师建国通过建立动力学模型，对纵轴式掘进机的截割过程进行了深入研究。他们考虑了岩石性质、截齿排列方式以及截齿截割过程中的间隙非线性因素等多方面的影响。在Matlab软件的支持下，他们进行了仿真实验，以模拟掘进机在实际工作状态下的行为。 研究表明，截齿的排列方式和岩石的物理特性对截割头的转速和转矩有显著影响。不同的截齿布局可能产生不同的切割力分布，进而改变截割头的转动速度和扭矩需求。岩石的硬度、抗压强度和层理方向等特性会直接影响到截割阻力，从而影响截割头的工作参数。例如，硬岩石可能导致更高的转矩需求，而软岩石可能使截割头的转速提高。 另一方面，截齿在切割岩石时的间隙非线性因素，虽然对截割头的直接影响相对较小，但仍然不容忽视。这些间隙可能会影响切割效率和截割头的磨损情况，间接影响掘进机的整体性能。 动力学模型的建立为掘进机的优化设计提供了理论基础。通过仿真得到的数据，可以指导工程师优化截割头的设计，如调整截齿布局，改善截割过程中的振动问题，以提高掘进效率，减少能耗，并延长设备寿命。此外，该模型也可用于预测和控制掘进机在不同地质条件下的工作性能，为现场施工提供科学的决策支持。 这篇论文在纵轴式掘进机的动力学研究领域做出了重要贡献，不仅深化了我们对掘进机工作原理的理解，还为未来掘进机的技术改进和创新提供了有力的理论支持。通过这样的深入研究，有望推动掘进技术的进步，提升我国在地下工程领域的技术水平。