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第1章　煤岩力学性能的测定 1

1.1 抗截强度测定装置及其原理 1

1.1.1 抗截强度测定装置的组成 1

1.1.2 抗截强度测定装置的工作原理 2

1.1.3 抗截强度测定装置的特点 2

1.2 煤岩性质测定 2

第2章 截齿截割性能的实验研究 4

2.1 刀形截齿的截割实验研究 4

2.1.1 问题的提出 4

2.1.2 前角及前刃面形状对截割过程的作用 4

2.1.3 实验的系统与方法 8

2.1.4 实验结果的分析 10

2.1.5 载荷的相关分析和频谱分析 23

2.2 镐形截齿的截割实验研究 29

2.2.1 实验台的组成及特点 30

2.2.2 试样的制备及其力学性能 30

2.2.3 截齿截割时的三向力测定 31

2.2.4 实验数据的整理 31

2.2.5 实验值与理论值的比较 32

2.2.6 结论 34

2.3 不同排列方式及截割参数的实验研究 34

2.3.1 实验的材料及系统 34

2.3.2 实验的内容及结果 34

第3章 截割头的结构和几何参数的研究 38

3.1 纵轴式截割头 38

3.1.1 结构型式的研究 38

3.1.2 结构参数的研究 41

3.2 横轴式截割头 49

3.2.1 结构型式的研究 49

3.2.2 影响截割头最大直径的因素分析 53

3.3 截齿切削宽度的计算及其影响的研究 54

3.3.1 问题的提出 54

3.3.2 截齿切削宽度的确定 55

3.3.3 截齿切削宽度的影响 56

3.3.4 结论 58

3.4 截线间距及其截齿位置的研究 59

3.4.1 截线间距及其影响的研究 59

3.4.2 最佳截线间距的确定 60

3.4.3 截齿的相对位置的确定 66

第4章 截割头的运动分析 68

4.1 纵轴式截割头 68

4.1.1 运动分析 68

4.1.2 运动的简化 72

4.1.3 运动的模拟研究 73

4.2 横轴式截割头 79

4.2.1 运动分析 79

4.2.2 运动的模拟研究 82

第5章 截割头的动力学参数及模拟研究 87

5.1 截割头载荷的确定 87

5.1.1 纵轴式截割头 87

5.1.2 横轴式截割头 94

5.2 截割头载荷的模拟研究 96

5.2.1 纵轴式截割头 96

5.2.2 横轴式截割头 101

5.3 掘进机钻进工况截割头载荷的模拟研究 103

5.3.1 截割头的载荷模型 103

5.3.2 模拟程序设计 105

5.3.3 模拟实例与结果分析 105

5.3.4 结论 106

5.4 随机载荷的模拟研究 106

5.4.1 硬质包裹体在煤层中分布的模拟研究 106

5.4.2 掘进机截割头随机载荷的模拟研究 110

第6章 掘进机动力学行为的研究 116

6.1 横轴式掘进机垂直截割的动力学模型 116

6.1.1 基本假设 116

6.1.2 掘进机的数学模型 116

6.1.3 结论 120

6.2 横轴式掘进机横向截割的动力学行为研究 120

6.2.1 假设与简化 120

6.2.2 运动微分方程的建立 121

6.2.3 模拟程序设计与结果分析 122

6.2.4 结论 124

第7章 截割头工况参数的研究 126

7.1 截割速度 126

7.1.1 对截割能力的影响 126

7.1.2 对截割头载荷的影响 127

7.2 横切速度 128

7.2.1 对生产率的影响 128

7.2.2 对截割头载荷的影响 129

7.3 工况参数影响的综合分析 129

7.3.1 对块度的影响 129

7.3.2 对截割效率的影响 130

7.4 结论 131

第8章 截割头工作规范的研究 133

8.1 操作方法及其影响的研究 133

8.1.1 掏槽深度 133

8.1.2 吃刀深度 135

8.1.3 横切速度 136

8.1.4 截割方式 137

8.1.5 结论 139

8.2 截割头缺齿运行及其影响的研究 139

8.2.1 问题的提出 139

8.2.2 缺齿运行时的载荷模拟 139

8.2.3 结果分析 141

8.2.4 结论 142

第9章 截割头的计算机辅助设计 144

9.1 纵轴式截割头的计算机辅助设计 144

9.1.1 截齿排列的计算机辅助设计 144

9.1.2 截割工况参数的优化设计 148

9.1.3 结论 152

9.2 横轴式截割头的计算机辅助设计 152

9.2.1 几何模拟及优化 153

9.2.2 运动学及动力学优化 157

9.2.3 计算机辅助设计软件 158

9.3 截割头工况参数模糊优化的模型及其解法研究 160

9.3.1 模糊优化设计数学模型的建立 160

9.3.2 最优水平截集上非模糊优化模型 162

9.3.3 结论 163

9.4 基于产尘量最小的掘进机参数优化设计研究 163

9.4.1 设计变量的选择 163

9.4.2 优化目标的建立 163

9.4.3 约束条件的确定 164

9.4.4 优化方法的选择与程序设计 165

9.4.5 优化实例及其结果分析 166

第10章 截割头的改进与实验 167

10.1 问题的提出 167

10.2 存在的问题分析 168

10.3 改进方案 171

10.4 方案的比较及最佳方案的确定 175

10.4.1 载荷及其性能参数 175

10.4.2 截割块度与效率 176

10.5 改进截割头的实验 177

10.5.1 工作面自然情况 177

10.5.2 试验结果及分析 177

附录 179

附录Ⅰ 常用截齿 179

附录Ⅱ 不同前角的截齿 179

附录Ⅲ 不同前刃面隆起角的截齿 179

附录Ⅳ 具有不同前角和前刃面隆起角的截齿 180

附录Ⅴ 粒度分布 180

参考文献 184

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