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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