纵轴式掘进机截割载荷的模拟，杨伟红，徐广明，为了深入了解掘进机截割特性，本文以截割头载荷为研究对象，采用模拟分析的方法通过对国产某型掘进机截割头进行受力分析，建立掘

为研究纵轴式掘进机在随机截割载荷作用下的随机振动特性,利用ADAMS软件建立了纵轴式掘进机多刚体动力学模型,利用该模型模拟了掘进机轴向钻进、垂直截割、水平截割工作方式下截割头、悬臂、机体的振动特征。仿真结果表明:轴向钻进工作方式对掘进机各部件的振动影响最大,且随机振动的纵向位移响应大于横向位移响应;垂直截割和水平截割时随机振动的横向和纵向位移响应相差不大,且水平截割对机体的振动影响最小。

为提高掘进机的截割效率和运行可靠性,降低截割能耗、载荷波动率及截割产尘量,以纵轴式掘进机截齿个数、截线间距、截割转速、摆动速度以及周向分布角为设计变量,采用掘进机的截割比能耗、载荷波动率、截割单位产尘量最小为优化目标,将可靠性灵敏度融入不完全概率信息的截割头可靠性鲁棒设计中,利用随机摄动法和Edgeworth级数方法对掘进机截割头参数进行可靠性优化,采用混合粒子群算法进行模拟可靠性运算,研究结果表明:该方法解决了不完全概率信息的掘进机截割头鲁棒设计问题,在不降低掘进机截割效率和可靠性条件下,截割

以变升角螺旋线纵轴式截割头为基础,采用三维设计结合仿真的方式,对截齿按等圆周角间距排布的QC型截割头和按不等圆周角间距排布的UC型截割头进行了设计计算。计算过程的外部参数均相同。当截割头转速为30r/min,横向移动速度为0.04m/s,钻入深度为截割头全长时,QC型截割头主要破岩区切屑图单元面积平均值比UC型截割头大11.7%,可获得更大的岩屑块度;且有效截齿数变动量和截割合力变动量均较小,载荷稳定性更好。仿真模拟结果表明,虽然QC型截割头制造相对复杂,但设计性能优于UC型截割头。