采煤机滚筒截齿排列的试验研究

根据采煤机破煤理论,研制煤岩截割试验台;根据不同的滚筒叶片截齿排列、螺旋叶片头数,研制4种不同的试验滚筒.以此为基础,在试验台上对4种不同截齿排列的滚筒进行截割性能试验,分析不同滚筒截割扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;同时,对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿排列滚筒截割块煤率.研究结果表明:对同一直径、不同叶片头数、不同截齿排列的滚筒,在截割时,随着螺旋叶片头数的增多,其载荷波动性减小;在2头螺旋叶片滚筒中,棋盘式滚筒的扭矩均值、方差等统计参数值均比顺序式的小,而棋盘式的块煤率比顺序式的大;具有3头螺旋叶片的畸变Ⅰ式和畸变Ⅱ式滚筒,在截割扭矩的统计参数值中除畸变Ⅰ式的方差小于畸变Ⅱ式的方差外,其余参数基本相等;并且,在4种滚筒中,畸变Ⅰ式截割时滚筒载荷的波动性最小,块煤率最大.     

采煤机端盘截齿排列及安装条件

为了改善端盘截齿的受力状态,提高滚筒和截齿的使用寿命,根据端盘截齿的排列形式及其切屑图,分析了截齿对煤岩块度和工作面粉尘的影响,讨论了截齿安装角度对滚筒受力状态、截割比能耗以及端盘、截齿使用寿命的影响,确定了合理的角度范围.该研究可作为完善端盘截齿设计、提高滚筒工作效率的理论依据.     

螺旋滚筒截齿排列配合的参数优化

本文采用“复合形法”对螺旋滚筒端盘截齿排列与叶片截齿排列相互配合的参数进行了优化,这对现有滚筒的改进和对新滚筒的设计都有一定的参考价值。     

不同形状截割头截齿排列的参数化设计

通过对螺旋升角的定义,建立截割头包络面螺旋线的数学模型,提出等螺旋升角的截齿排列理论,给出不同形状截割头包络面母线的截齿空间位置模型。通过编制程序进行实例设计,获得两种不同形状的截割头及其截齿的排列和切屑图。结果表明,该模型设计的截齿排列分布均匀,截线距从截割头大端向小端递减,各截齿的切削面积均匀,截齿受力状况良好,满足截齿排列的要求,为截割头设计及截齿排列的参数化奠定了基础。     

采煤机滚筒的计算机辅助设计

以截割理论为基础,建立了滚筒的不同排列模式及其最佳截线距的计算公式以及滚筒载荷波动的数学模型。在此基础上编制了计算机辅助设计的计算机程序。其中考虑了筒参数排列模式的选择,制造的可能性及降低载荷波动为目的截齿排列搭配参数的优选。     

纵轴式掘进机截齿排列的参数化设计

为了解决掘进机截割头截齿排列理论缺乏、难度大,设计水平低、截割性能差等问题,建立了截齿排列的参数化理论,讨论了包络面、等升角螺旋线、母线的连接、螺旋线上截齿的分布等问题。利用MATLAB GUIDE语言编制计算机程序,设计了"截割头形状设计"面板、"螺旋线设计"面板、"截齿分布"面板、对外接口等截齿排列参数化软件模块,并以实例介绍了纵轴式掘进机截割头截齿排列的参数化实现。结果表明,该方法丰富了截齿排列理论,使设计水平和工作效率明显提高。     

采煤机滚筒截齿的截线距分析及优化

为降低采煤机滚筒的截割比能耗,以某型采煤机的截割滚筒为研究对象,对合理选择截齿的截线距和切削厚度的比值进行了研究。利用UG三维CAD软件建立了3种不同截线距的截割滚筒模型,通过ANSYS/LS-DYNA对2组不同切削厚度情况下采煤机滚筒截割煤壁的过程进行了模拟,得到了镐形截齿所受截割力、特定时间内截落煤壁总体积、滚筒所受截割扭矩及截割比能耗等。通过对比这2组采煤机滚筒的截割比能耗和其他相关数据,分析了截线距和切削厚度的比值与截割效率的关系。结果表明,截线距和切削厚度的比值在2左右时,采煤机滚筒的截割比能耗最小。本研究结果对采煤机设计过程中滚筒截线距、滚筒转速和采煤机牵引速度三者之间的最佳匹配有一定的参考价值。     

采煤机截齿排列参数对粉尘爆炸率的影响

利用假设与简化,建立了粉尘爆炸率与滚筒设计参数间关系的数学模型,以国产某型滚筒式采煤机为例,模拟得到了粉尘爆炸率与截线间距、每线齿数、叶片头数、截齿最大切屑厚度之间的关系曲线,通过分析,确定了上述采煤机截齿排列各参数对粉尘爆炸率的影响,为改进机器设计、合理确定采煤机的截齿排列参数、为减小采煤机的截割粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全性提供理论依据。     

采煤机截割产尘的数学模型

通过分析与假设，文章建立了采煤机械割粉尘与截齿排列参数、滚筒结构参数和采煤机运动参数之间关系的数学模型，并对模型进行了显著性检验。该模型不仅能计算采煤机截割产尘量大，而且可以用于定量地分析各种因素对截割粉尘的影响，这对于评价采煤机的工作性能和改进其设计与操作都具有非常重要的作用。     

两种不同截齿排列截割头性能的比较

为了评价利用等螺旋升角进行截齿排列设计的截割头的截割性能,选用了一个实际的截割头进行比较,通过计算机仿真获得两个截割头截割过程的切屑图和载荷曲线,经比较分析表明,用等螺旋升角排列截齿的截割头截槽合理,各段切屑图均匀,载荷大小及其波动较小,截割性能良好,所以用等螺旋升角排列截齿是一种高效、实用的截齿排列方法。