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《采煤機滾筒截齒的截線距分析及優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第44卷第5期2013年9月太原理工大學學報JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV01．44NO．5Sep．2013文章編號：1007—9432(2013)05—058405采煤機滾筒截齒的截線距分析及優(yōu)化朱玉勝1，王義亮2，陸輝2(1．太重煤機有限公司，太原030032；2．太原理工大學機械工程學院，太原030024)摘要：為降低采煤機滾筒的截割比能耗，以某型采煤機的截割滾筒為研究對象，對合理選擇截齒的截線距和切削厚度的比值進行了研究。利用UG三維CAD軟件建立了3種不同截線距的截割滾筒模型，通過ANSYS／LS
2、—DYNA對2組不同切削厚度情況下采煤機滾筒截割煤壁的過程進行了模擬，得到了鎬形截齒所受截割力、特定時間內(nèi)截落煤壁總體積、滾筒所受截割扭矩及截割比能耗等。通過對比這2組采煤機滾筒的截割比能耗和其他相關數(shù)據(jù)，分析了截線距和切削厚度的比值與截割效率的關系。結果表明，截線距和切削厚度的比值在2左右時，采煤機滾筒的截割比能耗最小。本研究結果對采煤機設計過程中滾筒截線距、滾筒轉速和采煤機牽引速度三者之間的最佳匹配有一定的參考價值。關鍵詞：采煤機滾筒；鎬形截齒；截線距；截割比能耗；仿真模擬；受力分析中圖分類號：TD421．610．2文獻標識碼：A滾筒式采煤機因其具有破煤能力
3、大、適應性強等優(yōu)點，在煤礦長臂綜采工作面得到了廣泛的應用。螺旋滾筒作為滾筒式采煤機的主要工作部件，其上截齒的合理配置是保證滾筒式采煤機安全高效工作的主要因素。截線距是螺旋滾筒截齒配置需要首先考慮的一個重要參數(shù)，它的選擇是否恰當，直接關系到落煤塊度、截齒和滾筒受力以及采煤機滾筒的截割比能耗(即截割效率)。截線距的合理選擇對提高螺旋滾筒的截割效率、服役壽命和安全性具有重要的意義。長期以來，在設計螺旋滾筒時，截齒截線距的選擇主要是依據(jù)經(jīng)驗或由試驗來確定。國內(nèi)有關學者針對采煤機截齒所受截割力模擬計算[1]、滾筒最佳截線距的選擇[2]、滾筒割煤時截齒上的應力分布[3‘6]
4、等做了一定的研究，但尚未對不同截線距情況下滾筒截割煤壁的截割過程進行模擬分析，也未對切削厚度與截線距之間的關系做過研究。本文運用UG三維CAD軟件建立了3種不同截線距的采煤機滾筒模型，并應用ANSYS／LS-DY—NA軟件，針對2組不同切削厚度條件下3種截線距滾筒的截割過程進行了動態(tài)仿真，獲取了不同截線距和切削厚度條件下截齒所受截割力和截割比能耗。通過分析對比，得到截線距、切削厚度與截齒受力、截割比能耗之間的關系。1鎬形截齒截割破煤機理目前滾筒式采煤機大多使用鎬形截齒作為切削工具，其截割機理與刀型截齒的“密實核”理論有所不同[7]。英國學者EvansI．給出如圖
5、1所示的描述：在截割過程中，鎬形截齒以速度u，撞擊煤巖體，圖1鎘形截齒霰割破煤機理齒尖以一定角度楔入煤巖體內(nèi)，在滾筒動能的作用下，當齒尖的椎體表面對煤巖體的壓張力超過煤巖體的抗壓強度時，被壓部位逐漸粉碎。隨著截齒楔入深度的增加，煤巖體內(nèi)部的壓張力逐漸增大，使被粉碎的煤巖體的截面不斷擴大。同時，被壓部位表面產(chǎn)生大的彈性變形，當變形超過煤巖體材料的抗拉強度時，煤巖體沿其剪切面或層里面、節(jié)理面出現(xiàn)收稿日期：2013-04—12基金項目：國家“十一五”科技支撐計劃資助項目(2007BABl3801—02)；山西省科學技術發(fā)展計劃資助項目(20110321005—04)山
6、西省科技重大專項基金資助項目(20111101040)作者簡介：朱玉勝(1965一)，男，河南淇縣人，高級工程師．主要從事機械設計及制造方面的研究工作，(Tel)18935128789萬方數(shù)據(jù)第5期朱玉勝．等：采煤機滾筒截齒的截線距分析及優(yōu)化585微裂紋并逐漸擴大。如果在ABCD范圍內(nèi)煤巖體壓張力R，和R。的合力大于連線AB和CD處拉應力的合力時，便會在AD和BC出現(xiàn)裂縫，煤巖體ABCD開始斷裂。實際上，破碎下來的煤巖體是具有一定厚度的扇形體，形成落煤，截齒軸線與煤巖體界面的夾角妒為煤的崩落角。2單齒最大切削厚度的計算單齒最大切削厚度可按下式計算‘8
7、，圖2為其
8、示意圖?！?，閭垂—曩f—+0}z么^m“一^一圖：滾筒切削厚度示意圖h。。。=—V—q．(1)丌m式中：，l一為單齒最大切削厚度，m；m為滾筒同一截線上安裝的截齒數(shù)；礬為采煤機牽引速度，m／min；行為滾筒轉速，r／min。3采煤機截割煤壁的截割模擬3．1前處理滾筒截割煤壁的模型包括螺旋滾筒三維模型和煤壁三維模型。本文應用UG軟件建立了3種不同截線距的三頭順序式螺旋滾筒，每條截線上安裝3個截齒，截線距分別為30，40，50mm。圖3所示為截線圖3螺旋滾筒和煤壁有限元模型距30mm的螺旋滾筒和煤壁有限元模型。在AN—SYS／LS-DY．NA中分別對上述3種不同截線
9、距的螺旋滾筒截割煤壁過程
