采煤机滚筒和截齿受力及优化分析
煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.39No.06 Jun.2018
第39卷第06期
2018年06月
doi:10.13436/j.mkjx.201806022
0引言
从目前来看，绝大多数采煤机械的截齿头部都是非常尖锐的，能够应用比较小的力将煤岩体进行破碎。同时，截齿采用的是旋转截煤的方式，所以截齿的磨损相对来说比较一致，能够通过自磨刃的方式来确保齿尖的锐利性。同时也需要对滚筒截齿的受力情况进行分析研究，在此基础上对其结构进行优化，从而进一步推动采煤机整体性能的发展。
1采煤机截齿破煤的相关原理及失效形式
（1）破煤原理对于采煤机来说，在滚筒截齿撞击煤岩体过程中，截齿的齿尖会通过相应的角度楔入到煤岩体内部，这样就能够使得煤岩体受到压力的位置逐渐发生粉碎。随着截齿锲入深度不断的增加，造成煤岩体内部的压张力在不断增加，也就使得粉碎的煤岩体截面越来越大。另外，受到压力的表面会出现比较大的弹性变形，造成煤岩体的开裂，从而形成扇形落煤；
（2）失效形式煤岩体的物质组成比较复杂，含有多种类型的物质。采煤机在采煤过程中常常会截割到石英或者黄铁矿等较为坚硬的物质，所以应确保截齿的材料具有较好的性能来满足截割要求，同时也要满足结构简单、装卸方便以及成本低廉的要求，才能在确保安全生产的基础上降低成本、获取利润。但是因为某些方面的原因（例如工作面条件复杂、实际操作不规范、煤岩物理性质多样等）容易造成采煤时截齿发生损坏。从相关研究资料可知，采煤机滚筒截齿失效形式主要包括：磨损、断裂以及刀头脱落等，其中最为重要的是磨损，磨损失效占总失效形式的75%~90%。2滚筒截齿失效对采煤机的影响
（1）直接影响采煤机的使用寿命截齿失效能够造成采煤机负载变化，会出现不均衡的冲击载荷，可能会造成采煤机运行不够平稳（会发生机身抖动、传动异常、行走轮断裂、连接件松动等）。截齿失效也会造成滚筒装煤能力下降，使得割煤留底较高，从而造成支架和刮板机的推移以及采煤机支撑结构的损坏，总的来说会影响采煤机的使用寿命；
（2）增加粉尘的生成量一般情况下，与截齿相关的因素主要包括：截齿的材料、截齿的磨损以及截深、煤岩的性质、工作面开采条件等，截深是影响磨损最为显著的因素。从相关资料可知，随着截深的增加粉尘的生成量会降低，但是散热较慢，会加大截齿的磨损。一旦截齿前部钨钢磨损大于50%，截齿的工作效率就会大大下降，并且增加粉尘量，对工作面安全隐患有较大影响；
（3）增加安全隐患一旦采煤机的滚筒截齿发生失效，落煤就要通过螺旋叶片刮削、截齿体或截齿座挤压来实现。这种方式除了会增加煤尘外，也可能使得滚筒产生火花，对于高瓦斯矿井来说是比较危险的。另外，采煤机截齿的失效会降低支架以及刮板机的推移速度，阻碍工作面的顺利推进，给顶板支护造成困难。
3采煤机滚筒截齿的受力模型以及受力情况分析（1）受力情况分析
在采煤机实际截割过程中，采煤机滚筒截齿受力主要是截齿轴向的截割阻力以及螺旋滚筒牵引速度方向的推进阻力，截齿轴向的截割阻力
J=Ａh（0.3+0.35×103b p）（1）
采煤机滚筒和截齿受力及优化分析
刘心，崔海民，许海盟
（西安煤矿机械有限公司，西安710032）
摘要：截齿是采煤机最为关键的部件之一，其性能以及使用寿命直接影响着采煤工作的正常进行。对采煤机滚筒截齿的失效情况进行了分析，在此基础上进行受力分析和结构优化，对于进一步提升采煤机性能具有参考作用。
关键词：采煤机；滚筒截齿；受力；优化
中图分类号：ＴＤ421.6文献标志码：A文章编号：1003-0794（2018）06-0061-03 Stress and Optimization Analysis of Shearer Drum and Cutting Tooth
Liu Xin，Cui Haimin，Xu Haimeng
(Xi’an Coal Mining Machinery Co.,Ltd.,Xi’an710032，China)
Abstract:Ｔhe cutting gear is one of the most important parts of shearer.Its performance and service life directly affect the normal work of shearer.Ｔhe failure of shearer drum cutting is analyzed.On the basis of the analysis of force and structure optimization，it is helpful to improve the shearer performance.
Key words:coal mining machine；drum cutting teeth；force；optimization
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