目录
前言
第1章 滚筒破煤理论 1
1.1 煤岩特性 1
1.1.1 煤的结构特性 1
1.1.2 煤的物理机械性质 2
1.2 截齿破煤机理 5
1.2.1 截齿切削破煤过程 6
1.2.2 截齿截煤截割力模型的建立 7
1.3 滚筒截煤机理 14
1.3.1 滚筒截煤力学分析 14
1.3.2 滚筒运动学分析 17
1.4 滚筒装煤理论 20
1.4.1 滚筒装煤机理 20
1.4.2 滚筒装煤性能影响因素 29
1.4.3 滚筒装煤性能影响因素的限制条件 34
参考文献 42
第2章 滚筒参数设计 45
2.1 滚筒及截齿相关参数 45
2.1.1 滚筒直径 45
2.1.2 滚筒截深 47
2.1.3 截线距 48
2.1.4 截齿排列方式 50
2.1.5 截齿位置 57
2.1.6 螺旋叶片参数 60
2.1.7 截齿安装角和倾斜角 61
2.2 高块煤率滚筒参数优化设计 63
2.2.1 优化模型建立 63
2.2.2 优化模型求解方法 69
2.2.3 优化求解 70
2.3 高块煤率滚筒参数优化软件集成 77
2.3.1 软件集成方法 78
2.3.2 集成软件包组成 78
2.3.3 参数优化模拟 81
2.4 优化模型验证 82
参考文献 85
第3章 滚筒截割性能研究 87
3.1 煤岩截割试验台设计 87
3.1.1 主传动 88
3.1.2 辅助传动 89
3.1.3 模拟截割材料的配制 90
3.1.4 试验滚筒的研制 96
3.1.5 煤岩截割试验台 99
3.2 煤层特性对滚筒截割性能的影响 99
3.2.1 纯煤截割 100
3.2.2 顶底板 104
3.2.3 夹矸煤层 105
3.2.4 小断层煤层 107
3.3 截齿结构参数对滚筒截割性能的影响 109
3.3.1 合金头直径 109
3.3.2 齿尖夹角 112
3.3.3 齿身锥角 115
3.4 截齿安装参数对滚筒截割性能的影响 119
3.5 滚筒结构参数对截割性能的影响 122
3.5.1 截深 123
3.5.2 截齿排列 125
3.5.3 截线距 128
3.5.4 螺旋升角 133
3.6 滚筒运动参数 135
参考文献 138
第4章 滚筒装煤性能研究 139
4.1 滚筒装煤性能研究方案 139
4.1.1 滚筒装煤试验方案设计 139
4.1.2 滚筒装煤仿真模型 143
4.2 滚筒装煤性能的三因素正交试验研究 145
4.2.1 筒毂直径、牵引速度、滚筒转速 145
4.2.2 滚筒截深、牵引速度、滚筒转速 148
4.2.3 叶片螺旋升角、牵引速度、滚筒转速 150
4.3 煤岩性质对滚筒装煤效果的仿真研究 152
4.3.1 仿真准确性的验证 153
4.3.2 颗粒直径 154
4.3.3 颗粒刚度和墙体刚度 155
4.3.4 颗粒摩擦系数和墙体摩擦系数 159
4.4 工作面角度对滚筒装煤效果的仿真研究 161
4.4.1 走向倾角 161
4.4.2 工作倾角 171
参考文献 181
第5章 异形滚筒性能研究 182
5.1 异形滚筒结构设计 182
5.1.1 阶梯形滚筒结构设计 182
5.1.2 鼓形滚筒结构设计 184
5.1.3 旋挖式滚筒结构设计 189
5.2 异形滚筒性能仿真分析 190
5.2.1 阶梯形滚筒截煤性能仿真分析 191
5.2.2 鼓形滚筒装煤性能仿真分析 199
5.2.3 旋挖式滚筒性能仿真分析 205
5.3 异形滚筒性能试验分析 211
5.3.1 试验滚筒加工 211
5.3.2 阶梯形滚筒截煤性能试验研究 212
5.3.3 鼓形滚筒装煤性能试验研究 218
参考文献 220
第6章 滚筒动力学特性研究 222
6.1 动力学系统理论 223
6.2 采煤机滚筒分形特征 225
6.2.1 截割载荷的分形特征 225
6.2.2 截割块度的分形特征 231
6.3 截割载荷的混沌特征 237
6.3.1 混沌动力学理论 237
6.3.2 截割载荷的混沌特征分析 241
6.3.3 滚筒截割煤岩界面本构力学模型 249
6.3.4 截割载荷的混沌模型 267
参考文献 271
索引 273
刘送永，中国矿业大学机电工程学院教授、博土生导师。研究方向：矿山采掘技术与装备、水射流理论与技术。主持国家自然科学基金面上项目1项、国家自然科学基金青年科学基金项目1项、国家863计划课题子项目2项、中国博士后特别资助项目1项、江苏省自然科学基金面上项目1项、江苏省产学研前瞻性联合研究项目1项；出版学术专著1部，发表学术论文30余篇，其中和通讯作者SCt检索论文19篇；发明人获国内授权国家发明30余项、国外授权发明5项；以完成.人获得教育部科学技术进步二等奖2项、中国煤炭工业科学技术二等奖1项；获得江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省“333高层次人才”第三层次、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“双创计划”企业创新博士、煤炭青年科技奖等荣誉称号。
采煤机滚筒是煤炭开采主要的关键部件，其截割性能和装载性能的优劣直接影响了煤炭开采效率和采煤机的可靠性。《采煤机滚筒设计理论及性能研究》共分6章，系统地介绍了滚筒破煤理论、滚筒参数设计、滚筒截割性能研究、滚筒装煤性能研究、异形滚筒性能研究和滚筒动力学特性研究。《采煤机滚筒设计理论及性能研究》内容力求浅显易懂，包含了大量的仿真和试验结果分析，深入浅出，易于理解。
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