主权项 |
1.掘进机盘形滚刀磨损量预估计算方法,其特征是具体方法包括以下步骤:一、由加速度传感器获取盘形滚刀破岩过程中的加速度信号x(t),用傅里叶式对加速度信号进行分析计算,提取盘形滚刀转动频率f,傅里叶式如下式:<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><msup><mi>f</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup><mo>∫</mo><mrow><mo>-</mo><mo>∞</mo></mrow><mo>∞</mo></msubsup><mi>x</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>-</mo><mi>i</mi><mn>2</mn><mi>πft</mi></mrow></msup><mi>dt</mi></mrow></math>]]></maths><maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>X</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>,</mo><msup><mi>T</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mi>x</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>-</mo><mi>i</mi><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>πnk</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac></mrow></msup></mrow></math>]]></maths>(k,n=0,1...N-1)式中:T′代表采样区间,f代表盘形滚刀转动频率,h代表区间间隔,N代表采样点个数,n、k代表序列数,截取有限长度来计算,在区间T上以间隔h取N个采样点,由采样点序列:t<sub>k</sub>=kh,简记x(k)=x(kh),加速度信号x(t)是一个连续函数,在此以离散值代替积分式中的x(t),得到其离散形式,然后对频域做离散处理,选择区间间隔为:<img file="FDA00001875177000014.GIF" wi="141" he="93" /><img file="FDA00001875177000015.GIF" wi="276" he="72" />由所述频率确定傅里叶分量,得到加速度变化频谱图,提取盘形滚刀转动频率f;二、建立盘形滚刀转动频率f和摩擦功W之间的对应关系式(1)确定单个盘形滚刀所受推力P所述推力P是指刀盘上每把盘形滚刀所受的平均推力,由下式确定:<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>F</mi><msup><mi>n</mi><mo>′</mo></msup></mfrac></mrow></math>]]></maths>式中F代表刀盘所受总推力,n′代表刀盘上刀具总数;(2)确定盘形滚刀切削岩石的切削系数C所述切削系数C是指盘形滚刀对岩石的切削力与单个盘形滚刀所受推力的比值,由下式确定:<maths num="0004"><![CDATA[<math><mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msup><mi>M</mi><mo>′</mo></msup></mrow><mrow><mn>0.59</mn><mi>DF</mi></mrow></mfrac></mrow></math>]]></maths>式中M′代表刀盘扭矩,D代表刀盘直径;(3)确定盘形滚刀对岩石的切削力T所述切削力T由下式确定:T=CP(4)确定盘形滚刀的滑动速度S<sub>1</sub>所述滑动速度S<sub>1</sub>是指盘形滚刀在切削岩石的过程中单位时间的打滑距离,由下式确定:S<sub>1</sub>=2π(f<sub>1</sub>R-fr)式中f<sub>1</sub>代表盘形刀盘转动频率,R代表盘形滚刀安装半径,f代表盘形滚刀转动频率,r代表盘形滚刀半径;(5)建立盘形滚刀转动频率f和摩擦功W之间的对应关系式<maths num="0005"><![CDATA[<math><mrow><mi>W</mi><mo>=</mo><msub><mi>TS</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>t</mi><mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>4</mn><msup><mi>M</mi><mo>′</mo></msup><mi>π</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mi>R</mi><mo>-</mo><mi>fr</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mi>t</mi><mo>′</mo></msup></mrow><mrow><mn>0.59</mn><msup><mi>n</mi><mo>′</mo></msup><mi>D</mi></mrow></mfrac></mrow></math>]]></maths>式中t′为盘形滚刀有效磨损时间;三、建立盘形滚刀转动频率f与磨损量M之间的对应关系式(1)计算盘形滚刀体积磨损量M所述磨损量M是指刀盘在掘进过程中单个盘形滚刀体积磨损总量,由下式确定:M=IW式中I代表能量磨损率;(2)确定盘形滚刀磨损深度H与磨损量M之间的对应关系<maths num="0006"><![CDATA[<math><mrow><mi>M</mi><mo>=</mo><msubsup><mo>∫</mo><mn>0</mn><mrow><mi>H</mi><mo>+</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></mrow></msubsup><mn>2</mn><mi>π</mi><mrow><mo>(</mo><mi>r</mi><mo>-</mo><mi>h</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mn>2</mn><mi>h</mi><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac><mi>dh</mi><mo>-</mo><msubsup><mo>∫</mo><mn>0</mn><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></msubsup><mn>2</mn><mi>π</mi><mrow><mo>(</mo><mi>r</mi><mo>-</mo><mi>h</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mn>2</mn><mi>h</mi><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac><mi>dh</mi></mrow></math>]]></maths><maths num="0007"><![CDATA[<math><mrow><mi>M</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>{</mo><mo>[</mo><mn>3</mn><mi>r</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mi>H</mi><mo>+</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><msup><mrow><mo>(</mo><mi>H</mi><mo>+</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>3</mn></msup><mo>]</mo><mo>-</mo><mo>[</mo><mn>3</mn><mi>r</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mi>tan</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>3</mn></msup><mo>]</mo><mo>}</mo><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>式中b代表盘形滚刀刀刃宽度,θ代表盘形滚刀刃角;H代表盘形滚刀磨损深度。 |