基于散体力学的矿用机械式挖掘机工作阻力计算

作     者：肖斌 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林贵瑜

授予年度：2011年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：机械式挖掘机 挖掘阻力 散体力学 

摘      要：矿用机械式挖掘机挖掘过程是复杂的物理现象。影响挖掘阻力因素主要有：切削矿石的厚度、切削角、切削速度、进入铲斗内的挖掘矿堆体积(矿石挖掘体积)。这些参数在不同的挖掘位置有不同的数值。挖掘机工作中的大部分能量消耗在挖掘矿堆上。设计挖掘机时,挖掘阻力作为载荷条件必须有一个合理的确定值,并以此确定挖掘机工作装置等的结构尺寸、结构设计和选配电机。 本文对矿用75m3机械式挖掘机挖掘阻力的现有确定方法(试验研究、现场测试)进行了分析。并提出了利用散体力学处理爆破后的矿堆,将矿石模拟为大小不均的球体,半径R服从高斯分布μ为0.3m,分布区间从0.182～0.418m的颗粒集合。建立了矿堆模型与铲斗模型,拟合理论挖掘轨迹从而确定挖掘阻力与最大挖掘阻力作用位置及其值。 在运用散体力学确定挖掘阻力的基础上,与现有方法得到的结果进行了比较分析。 本文通过散体力学方法确定挖掘阻力,该方法具有开拓意义。由于土壤的性质极为复杂和软件完备性,结果与经验公式值误差为25.9%,达到工程上应用尚需完善软件功能并做更多的研究。