新型阶梯滚筒截割性能研究.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第２期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?２ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０２０３９新型阶梯滚筒截割性能研究周方跃，刘送永（中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州２２１１１６）摘要：针对薄煤层采煤机截割夹矸煤层效率较低的问题，研究了一种新型阶梯滚筒。为分析新型阶梯滚筒的截割性能，采用非线性软件ＬＳ－ＤＹＮＡ对传统滚筒与新型阶梯滚筒进行截割煤岩仿真研究，分析传统滚筒与阶梯滚筒截割煤岩时所受的截割及进给扭矩。研究结果表明：在截割效率相同的情况下，除第一刀，阶梯滚筒截割煤岩

2、时所受的截割及进给扭矩均小于传统滚筒，说明该新型阶梯滚筒的截割性能比传统滚筒更加优异。关键词：阶梯滚筒；煤岩截割；截割性能；ＬＳ－ＤＹＮＡ中图分类号：ＴＤ４２１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０２⁃０１２８⁃０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌａｄｄｅｒｄｒｕｍＺＨＯＵＦａｎｇ－ｙｕｅ，ＬＩＵＳｏｎｇ－ｙｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

3、，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｉｎｓｅａｍｃｏａｌｓｈｅａｒｅｒｉｎｃｕｔｔｉｎｇｃｏａｌｐａｒｔｉｎｇｓ，ａｎｅｗｌａｄｄｅｒｄｒｕｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｎｅｗｌａｄｄｅｒｄｒｕｍ，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｃｕｔｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｕｍａｎｄｔｈｅｌａｄｄｅｒｄｒｕｍｗａｓｃａｒｒｉｅ

4、ｄｏｕｔｗｉｔｈＬＳ－ＤＹＮＡ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｆｅｅｄｔｏｒｑｕｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｕｍａｎｄｌａｄｄｅｒｄｒｕｍｗｅｒｅｄｕｒｉｎｇｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｃｕｔｔｉｎｇｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｆｅｅｄｔｏｒｑｕｅｏｆｌａｄｄｅｒｄｒｕｍｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｕｍｗｈｅｎｃｕｔｔｉｎｇｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｕｔｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｘｃｅｐｔｔｈｅ

5、ｆｉｒｓｔｃｕｔ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｄｄｅｒｄｒｕｍｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｕｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｄｄｅｒｄｒｕｍ；ｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｃｕｔｔｉｎｇ；ｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ＬＳ－ＤＹＮＡ目前，开采夹矸煤层主要采用增大采煤机功率或双电机驱动的方法来提高采煤机滚筒对煤岩的截割能力，不过该方法会导致机身体积增大；由于薄煤层工作面煤层较低，煤层波状起伏，为保证拥有足够的过煤和过机空间高度，要求采［１

6、－４］煤机机身矮，机身尽可能短。因此如何解决采煤机大功率与机身矮两者之间的矛盾成为设计的重点和难点。考虑到煤层的压酥效应，本文提出一种新型阶梯滚筒，并采用非线性软件ＬＳ－ＤＹＮＡ对传统采煤机滚筒与该新型阶梯滚图１阶梯滚筒结构图筒截割煤岩进行仿真研究，研究中通过对比两滚筒在截割煤岩时所受的截割及进给扭矩来检验其截割性能的优越性。该阶梯滚筒前、后筒毂上的截齿排列形式均采用顺序式。滚筒截深是指叶片第一条截线到端盘最后一条截线之１阶梯滚筒及其研制机理间的轴向距离，其值一般小于滚筒的结构宽度。我国滚筒阶梯滚筒结

7、构如图１所示，该阶梯滚筒拥有前、后两采煤机多采用６３０ｍｍ截深，滚筒截深小，因此能够有效利个筒毂，其中前筒毂连接于后筒毂之上，并在两者连接位用煤层的压酥效应。而煤层的压酥效应主要形成原因为：置设有一端盘。后筒毂上布置有与端盘衔接的螺旋叶片，由于悬顶的作用以及裂隙带岩层在取得平衡前的下沉，长且后筒毂螺旋叶片上的截齿齿尖所形成的圆柱形包络面直壁工作面煤壁前方的煤体不仅要承受本身的上覆岩层重量，［５］径大于前筒毂上截齿齿尖所形成的圆柱形包络面直径。还要承受由裂隙带岩层传递来的采空区上方的一部分上覆收稿日期：

8、２０１６－０１－３０基金项目：江苏省产学研前瞻性联合研究项目（ＢＹ２０１４０３６）；中国博士后科学基金项目（２０１５Ｍ５８１８８０）作者简介：周方跃（１９９３—），男，安徽宿州人，硕士，主要从事煤岩截割方面的研究工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎｇｙｕｅ１９９３＠１２６?ｃｏｍ。引用格式：周方跃，刘送永．新型阶梯滚筒截割性能研究［Ｊ］．煤炭工程，２０１７，４９（２）：１２８－１３０．１２８２０１７年第２期煤炭工程装备技术岩层重量，从而在煤体内形成随工作面移动而移