基于FEM-MBD的屏蔽切割机的故障振动特征研究
Jiaxin Chen1, Pingsong Zhang1,2, Shenglin Li3,4
1School of Earth and Environment, Anhui University of Science & Technology, Anhui, 232001, China.
Scientific reports
|October 30, 2025
概括
在岩石破碎过程中出现故障的盾牌切割机显示出明显的振动模式. 数字模拟显示了速度和角速度的变化,有助于早期检测故障,以实现更安全,更经济的煤矿建设.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 机械工程 机械工程
- 采矿工程 采矿工程 采矿工程
背景情况:
- 煤矿道建设面临复杂的地质挑战.
- 在岩石破碎过程中,盾牌机床切割器故障会导致安全问题和经济损失.
- 了解故障振动特征对于防止切割器故障至关重要.
研究的目的:
- 为了探索盾牌切割机在岩石破碎过程中的断裂振动特征.
- 分析透度和刀片类型对故障振动的影响.
- 为在复杂条件下识别故障切割机提供理论基础.
主要方法:
- 有限元素-多体动力学合模型用于数值模拟.
- 分析切割器中心,体和岩层表面的振动特征.
- 通过使用动态能量保存和沙钟能量控制理论验证模拟的准确性.
- 室内实验使用屏蔽断裂滚筒切割机来验证模拟结果.
主要成果:
- 在初始和次要接触阶段,切割机体的线性和角度速度的明显变化.
- 异常研磨刀具比断裂刀具更早地表现出故障特征.
- 振动强度随着切刀磨损的增加而降低.
- 在外层岩层上,断层振动特征较少明显.
结论:
- 这项研究为识别屏蔽切割器故障提供了理论基础.
- 数字模拟准确地预测了故障振动特征.
- 了解这些振动可以提高安全性,减少煤矿建设中的经济损失.


