硬岩掘进机截割载荷模拟与功率分析

"掘进机截割硬岩的载荷模拟研究" 硬岩掘进机在现代矿业工程中扮演着至关重要的角色，特别是在全岩巷道的开掘中。随着我国矿业技术的发展，对于能有效应对硬岩环境的掘进机需求日益增长。然而，硬岩掘进机的设计面临着关键挑战，即如何精确计算截割头载荷和截割功率，以确保设备在高强度作业下的高效性和耐用性。 本文由李晓豁和姜丽丽两位作者共同完成，他们来自辽宁工程技术大学，通过研究硬岩条件下单个截齿的受力情况，建立了一个数学模型来模拟掘进机截割不同硬度岩石时的载荷。利用MATLAB软件，他们对截割过程进行了详细的模拟分析，探讨了载荷特性及其对功率的影响。 在硬岩掘进过程中，截割头载荷的变化受到接触强度、截齿类型、几何形状、截角等因素的综合影响。根据文章提供的公式（1）和（2），截割阻力和牵引阻力分别与接触强度、截齿参数和切屑厚度等因素密切相关。随着接触强度的增加，截割头的各个方向载荷呈现出非线性的显著增长，同时转矩和功率的增加则表现为线性变化。 这些发现对于硬岩掘进机的设计具有重要指导意义，因为它们为选择合适的截割电机功率提供了理论依据。通过这种"从截齿到电动机"的设计方法，可以更精确地匹配设备的功率需求，避免过度设计或设计不足导致的效率低下或设备损坏。 此外，该研究对于硬岩掘进机的整体研发也具有实际价值。通过对截割过程的模拟，设计者能够更好地理解和预测设备在真实工况下的性能，从而优化截割头的结构，提高掘进效率，减少能耗，延长设备寿命。 这项研究不仅填补了硬岩掘进机载荷模拟研究的空白，也为相关领域的工程师和技术人员提供了宝贵的理论工具，有助于推动我国硬岩掘进机技术的进步。未来的研究可能会进一步细化模型，考虑更多实际工况因素，如岩石的物理属性、截割速度以及设备磨损等，以实现更精确的性能预测和优化设计。