滚筒截齿配置对采煤机载荷的影响研究.pdf

● 2 0 0 1 年第 8 期 煤 矿 机 械 文章编号 1 0 0 3 ． 町9 4 f 2 0 0 1 0 0 0 1 1 ． 0 3 滚筒 截齿配置对 采煤相 载荷昀影响研究 相关 。 因此， 截割载荷的波动情况可 通过合理配置 式中 J jv 一每条截线的截齿数。 滚筒上的螺旋叶片和截齿来加以改善 对此， 我们利 二是每条螺旋叶片上截齿数的多少 ，即两截齿之间 用采煤机工作装置模拟试验台对不同螺旋头数和截 夹角 的大小 ，也使滚筒载荷中产生相应的波动成分 ， 齿排列与采煤机滚筒载荷波动之间的关系， 进而为 ， ．一r ， ／ 、f 实现截齿的合理配置提供理论基础。 式中 口 两相邻截齿之间的夹角， r a d ； 2理论分析 。 8 ／ M 一1 角，二 ； 篓 篓 茹 的 截 齿 数 。 内 所 有 截 齿 的 载 荷 ，然后进行累加 即可得到该位 置 “ ⋯⋯～⋯⋯ 因主要有以下几个方面。 ， 4 【 2 一1 印 J 1 滚筒转速对载荷波动的影响 由于滚筒圆周上的螺旋叶片 、 截齿 ， 特别是端盘 截齿的非均匀分布， 同时 由于设计、 制造、 安装过 程 中， 不可避免地使滚筒产生偏心， 因此， 偏心的滚筒 在截煤过程中就会造成滚筒 载荷的波动， 其波动 的 频率与滚筒转速有关， 它是滚筒载荷频率上的基频 来源。 可表示为 _ n ／ 6 0 式中 n 滚筒转速 ， r ／ mi n 。 2 叶片头数对载荷波动的影响 由于截齿在截煤过程 中， 切削厚度呈月牙形变 化 ， 可以看 出对于每个螺旋 叶片， 滚筒受力有从大到 小 ， 再 由小到大的变化过程， 因此滚筒载荷波动的频 率与叶片头数有关。 滚筒每转动一周 ， 载荷的变化周 期等于叶片头数。 由此得到 ． 叶片头数引起的载荷波 动频率 N 4 端盘截齿排列对载荷波动的影响 若端盘截齿均匀排列 ， 则 由端盘 截齿引起的载 荷波动分量的频率 式中 Ⅳd 端盘上的截齿数。 由于 截齿的布置并非完全均匀， 使得截齿相互 重叠的角度在一定范围内变化， 由此形成 的载荷波 动频率形成某一频段内的数个尖峰。 5 其他原因引起的载荷频率波动 由于煤壁是非均匀脆性材料及工作装置刚度有 限引起的振动等原因， 是 引起滚筒载荷 中高频分量 的主要来源。 载荷波动幅度和频率 的大小主要取决 于煤的粘脆性 、 裂隙发达程度、 截齿几何参数、 切削 速度等。 3试验研究 在采煤机工作装置模拟试验 台上对不同螺旋头 数和截齿配置的模拟滚筒进行 了截割试验 。 图 l 为 维普资讯 煤 矿 机 械 2 0 0 1 年第 8 期 三头螺旋滚筒的截齿配置图， 水平直线表示齿尖 的 运动轨迹 截线 ， 相邻 截线间的距离就是截距。 “ ” 表示端盘上布置的截齿为角度齿 ， 均向煤壁方 向倾 斜。 “ x ” 表示叶片上布置 的截齿， 均为零度齿。 围 1 螺旋滚简截齿 配置 围 F| g ． 1 P i c k a r r a n g e me n t o n s p i r a t d r u m 本试验测定滚筒载荷均采用 电阻应变式传 感 器， 经动态电阻应变仪记录在 Ml 卜 _ 3 0型磁带机上， 然后回放到 H V 3 5 6 2 A动态信号分析仪上进行分析， 得到数据和曲线。 绘图仪可 以输 出数据的幅域、 时域 和频域图形。 数据经计算机进一步处理 ， 由打印机输 出结果 。 三头螺旋滚筒的参数 螺旋叶片上齿数 为 8 1 ， 一 线 三齿 ， N j3 0 ， 口 3 4 1 。5 ． 9 5 r a d ， 5 4 r ／ rai n 。 则有 0 ． 9 H z ， ， 2／ 32 ． 7 H z ， _厂 42 4 ． 7 Hz ， 2 7 Hzo 图2为滚筒截割煤样 的转矩 时域波形 图， 可 以 看出具有明显的周期性。 将信号分为 6段 ， 每段采样 1 0 2 4点。 由于信号主要频率均 在1 0 0H z 以下 ， 取采样 频率为 2 5 6 H z 。 时域信号分析的快速傅立 叶变换 可 绘 出功率谱密度 见图 3 。 从频谱 图上可以看出 1 实测数据的频率成分可以分为 2个主要频 段 第 1 段是 0 ． 8 2 ． 8 H z ， 它们主要是 由滚筒的转 速、 螺旋叶片的头数 、 截线上的截齿数等 引起； 第 2 段是 2 5 ． 4 2 7 ． 7 H z ， 它们主要是 由端盘截齿 的布 置、 螺旋叶片圆周上截齿的重叠等引起的。 2 在滚筒截割过程中， 的频率分量最大， 说 明滚筒存在质量偏心。 由于叶片为一线三齿 ， 端盘为 一 线 四齿， 因此载荷频谱 中的 和 4 幅值较大 。 同时叶片和端盘的负荷变 化呈现周期性， 且有共 同 的周期频率 ， 它们之间有一定的相位差， 当它们同 相时， 加强了 的幅值， 反相时削弱 的幅值。 0． 5 4 2 时 问 4’ 0 圈 2转矩时域 波形围 F i g ． 2 Ti me wa v e f o r m o n t o r q u e ； 一 - 三22． 曩 平 ／ t h 圈 3转矩功率谱密度 F i g ． 3 P o e l s p e c c nl m d e n s i t y o l l t o r q u e 3 频谱图上除 2 个主要频率段外， 其余频段 内 的幅值较低 ， 它们主要是基频 的谐波分量。 4 从滚筒试验台的截割转矩功率谱和理论计 算的频谱对 比来看 ， 主要频率非常接近。 数值不完全 相同主要是由于滚筒存在质量偏 心、 煤样非均质等 因素造成的。 因此可以说理论模拟其频谱 图是可行 的。 功率谱是一个低频频谱图， 主要能量集 中在极 低的频率上。 对于不同螺旋叶片头数 、 不 同截齿配置 的滚筒截割不同高度的煤样时得到 的功率谱密度曲 线， 也可以得到如上相同的结果。 4结语 1 三头 和双 头螵旋滚筒 的截割结果表明， 双 头螺旋滚筒 比三头螺旋滚筒的转矩 下降 8 舟％， 但 转矩相对变动范围增大了 1 4 ％， 且在高频 区的成分 有所增加。 2 滚筒制造和截齿安装对载荷波动有一定 的 影响。 偏心质量越小则载荷波动频谱图上的基频分 量幅值越小。 3 三头螵旋叶片的滚筒 一线三齿载荷频谱 图上 、 分量幅值较大 ， 因此对叶片头数和截线 截齿数的选择应考虑采煤机的自 振频率和传动系统 的扭振频率成分， 应尽量避开它们以免引起共振。 4 合理 的截齿排列 应是螺旋 叶片升角 和头 数 、 截齿数、 叶片和端盘的相对位置 、 牵引速度、 滚筒 转速等的优化组合， 也是提高块煤率与降低载荷波 动的优化组合。 5 采用计算机模拟来反映采煤机滚筒的载荷 特性， 可以用于滚筒设计过程中的载荷特性分析 ， 确 定滚筒的频率特性， 为整机设计提供必要依据。 参考文献 [ 1 ] 韩振铎 ． 果煤机模型试验及载荷谱的研究[ D ] ． 棘州 中国矿业大 学 ． 1 9 9 6 [ 2 ] 王启广． 等 ． 蒗苘式露天果煤机不同螺旋头数的模拟试验研究 [ 】 ] ． 煤矿机械． 1 9 9 5 ． I 作者简介王启广 、 刮教授 ． 1 9 8 9 年 毕业千 中国矿业大学矿 山机 械工程专业， 获硬士学位， 长期从事矿山机械设计方面的科研与教学 工作 、 获部科技 进步三等奖 2项． 发表论文 2 0余篇 收稿 日期 2 0 0 1 ． 0 3 - 3 0 维普资讯 塑 堡 墼 文章编号 1 0 0 3 - 0 7 9 4 2 0 0 1 】 0 8 4 } 0 1 3 ． 0 4 钨 合 金 铸 铁 碳 化 物团 球 化 工 艺 的 研 究 吴 占文 ．杜 建铭 ．符寒光 1 ． 长安大学 工程机械学院，陕西 西安 7 1 0 0 6 4 ；2 ． 西安交通大学，陕西 西安 7 1 0 { 4 9 摘要钨舍金铸铁经 K 、 N a变质处理后 ， 共晶碳化物 由网状分布 变成 固球状分布 ， 碳化物 明 显细化和分布均匀化。 分析 了碳化物固球化机理， 碳化物形态改善导致钨合金铸铁的冲击韧度和抗 冲击磨损性能明显提 高。 变质钨舍金铸铁用于制造球磨机衬板 ， 使用寿命 比高锰钢衬板提 高2倍 以 上 。 关键词钾 ；钠 ；钨舍金铸铁 ；碳化物；固球化 ；衬板 中图号T F T 0 2 ． 4 文献标识码 A 1 前言 钨合金 白口铸铁是根据我国国情发展起来的一 种新型抗磨材料 ，具有硬度高、耐磨性好等特点， 用于制作搅拌机叶片、渣浆泵泵体，使用寿命已达 到高铬铸铁的水平。钨合金白 口铸铁中，w分布在 基体和碳化物 中，w 能改变碳化物的形 态和分布。 高钨合金白口铸铁中，碳化物形貌较好 ，但钨价格 高，低钨合金 白口铸铁成本低 ，但其共晶碳化物呈 连续网状分布 ，脆性犬 ，在承受 冲击载荷的工况下 安全性差 ，使用范围受到严格限制。为扩大低钨合 金 白口铸铁的使用范围 ， 确保使用安 全、 可靠， 开展 改善低钨合金 白口铸铁共晶碳化物形貌的研究是必 要 的 。 经研究发现 ， 用 K盐和 N a 盐作变质剂 ， 能促使 低铬铸铁的碳化物 团球化。 K 、 N a 有促使稀土铸铁中 的石墨成球的作用 。 为此我们研究 了K 、 N a 对钨合金 白口铸铁碳化物形貌的影响， 并对 K 、 № 变质剂及其 加入方法和 K 、 N a变质机理进行 了深入 研究。 含 K 、 N a 的钨合金 白口铸铁 ， 其共晶碳化物呈团块状 ， 部 分呈团球状分布 ， 机械性能 明显提高 ， 生产 成本较 低， 有较好的应用前景。 2舍 K 、 № 变质剂的研 究 纯的K、 N a 价格昂贵 ， 熔点低， 易氧化 ， 难于直接 加入金属液体中。 因此只能用 K或 N a 通过适 当的还 原剂来制成合金或某种化合物。 按金属活动性顺序 ， K 、 N a是常见元素中与氧的结合力最强的。 活动金属 从其盐类中被一个活动性小的金属所置换 ， 看来与 2 个金属的氧化势相矛盾。 但文献[ 1 1 ] 指出， 在许多 情况下可实现这种置换 ， 这是 由于 2种金属在 较高 温度下挥发度的差别使平衡转移所致。 R b 和 C s 能从 它们的盐类中被 F e 置换 ， 实现这种置换所需的温度 由所用盐类而定。 由此可见 ， 用金属热还原法制取含 K、 N a的合金是可能的。 其常见的反应为 6 Na 0H 2 C一 2 Na 2 C O 32 Na3 H 2 2 K F C a c ， 一 2 K C a F 12 C 2 K 2 C O 3 3 S i 6 C a O 4 K2 c3 2 C a 0 S i 0 2 反应温度为 9 0 0 l 0 5 0 q c 。 由上述反应可见 ， c 、 s i 、 c a G 均可用作还原荆 ， 由此推论 A l 、 M g 和稀土也可应用 ， 效果可能更好 ， 这 是制取 K 、 N a 合金 的依据。 我们用包头 1 稀土作载 体 ， 制成含 K、 N a的合金。 这种合金加入金属液体时 很平稳， 其中 K 、 N a含量可达 6 ％ 一 1 5 ％， 在实际应 用中具有较好的效果。 3 实验方法 原铁 水 成 分 为 C 2 ． 8 3 ． 0 、 W2 ． 5 3 ， 5 、 Mn O． 5 1 ． 0 、S i 0． 6 0． 9 、P 0 ． 0 5、S 0． 05 。 铁水在 2 0 中频感应电炉中熔化。 用铂 铑 一 铂热 电偶和 x 1 2 0 4 型 自动记录仪测量并记录铁水 S t ud y o f dr u m p i c k a r r a ng e m e n t o n s h e a r e r l o a d i n f l u e n c e WA NGQi - g u a n g C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n t *l o g y ， X u z ,h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a n a l y s e s t h e c a u s e s t h a t i n fl u e n c e t h e l o a d a n d f r e q u e n t“ w a v e i n t h e o r y ． I t h a s b e e n c a r r i e d o u t a s e r i e s o f c u t t i n g e x p e r i me n t s u p o n t h e d r u m o n mi n i n g s i mu l a t i o n t e s t rig ． I t i n t r o d u c e s a t h e o r e t i c a l l o a d s p e c t r u m a n d a c o m par a t i v e a n a l y s i s w i t h t h e e x p e r i m e n t a l l oad s p e c t r u m． T h e r e s u l t s o f t h e p mj e c t l a y s a f o u n d a t i o n f o r t h e r e s e a r c h o f t h e d y n a mi c c h a r a c t e r i s t i c o f t h e d r u m l o a d． Ke y wo r d s mi n i n g ma c h i n e ； s h e a r e r d r u m； p i c k a r r a n g e me n t ； l o a d s p e c t rum 维普资讯