斜切状态时的采煤机滚筒的载荷分析.pdf

斜切状态时的采煤机滚筒的载荷分析 第六图书馆 重点对处于斜切状态时,装有端面截齿的采煤机滚筒所受轴向力的分析与计算,验证了斜切状态时的滚筒思向力增大的幅度,分析结果 对提高采煤机的设计质量有一定的参考价值。重点对处于斜切状态时,装有端面截齿的采煤机滚筒所受轴向力的分析与计算,验证了斜 切状态时的滚筒思向力增大的幅度,分析结果对提高采煤机的设计质量有一定的参考价值。螺旋滚筒 进刀 截齿配置 载荷 滚筒式采煤机煤矿机械李景林 王兰芳 [1]鸡西煤矿机械厂 [2]鹤岗矿务局1998第六图书馆 第六图书馆 l 9 9 8年 第 6 期 ／ 班{ ’ ＼ 形 煤矿机械 1 s 斜 切 状 态 时 的 采 煤 机 滚 筒 的 载 荷 分 析 ／ I ． 5 8 ∞ 琦 西 煤 矿 机 械 厂 于 彬 仲 祟 军 n 5 4 1 0 0 鹤岗矿务局 錾／ 栅 丝维 茅 关 键 词 圭2王 楚 墅 兰兰 竺 ～ ／ ＼J { 1 问 艨 的 提 出 中 等 翥 篙 度 I 0 ’ 。 ～ 0 ’ 采煤 机滚筒切割过程 中， 滚 筒主要 承受 截割阻力 、 推进阻力和轴向力三项载荷 见图 1 。 圈 1 截 割 阻力 Pj i 9 1 00 N ni 1 式中 Ⅳ 采煤机截割电机额定功率 卜一 截割机构总传动 比 截割机构总传动效率 电机额定转速 D 滚筒 直 径 推 进阻 力 P K】 P 2 式中 。 与截齿磨损程度有关。 截齿磨损 I 警 小 时 ， - 值 为 。 ’ 2 ， 磨 损 严 重 时 l 。 ， I ．i 截齿顺序式葡置时的轴 向力 P 一半 3 式中 滚筒端盘部分截齿总的截割宽 度 L 滚筒有效截深 截齿 棋盘 式胃 置 时 的轴 向力 P 一K r Pj t K 4 J 式 中 滚筒端盘部 分接 近半封闭截 剖的条件系数 ， 一般 K 一 2 采煤机滚筒正常截煤时所受三项载荷计 算式为 1 、 2 、 3 、 4 式， 对此在采煤 机 的设 计 中 已被 普遍 采 用 。 但是 ， 对滚 筒处 在非 正 常截煤时的斜切状态下 ， 滚筒轴 向力的计 算尚需深入研究。 在斜切状态 ， 滚筒 出现轴向 进 刀量 ， 显 然此时的滚筒轴向载荷 比正常截 煤时的轴向力要太 ， 实践证明． 滚筒处于斜切 状态， 采煤机受载振动幅度最大， 摇臂受力最 恶 劣， 摇臂断裂事故也多发于此工况 。 为此， 加 强斜切状态滚筒轴 向力研究 ， 对提 高采煤 机的设计质量和使用性能 十分必要。 2 斜切状态时的轴 向力的分析与计算 为了计算滚筒斜切 时的轴向力， 首先应 确 定端 面 截 齿 在滚 筒 斜 切 时 ， 每 旋转 一周 所 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 煤矿机械 1 9 9 8年第 6期 割 掉 煤 体 的形 状 和 体 积 ， 然 后 按 走 向单 位 体 积 切 屑煤体的推进 阻力， 计算滚筒 斜切时的 轴 向进刀推进 阻力 ， 进而计算出斜切时滚筒 总的轴向力。 具体分析与计算如下 。 2 ． 1 采蝶 机 整体模 型 如 图2 所示， 将采煤 机视为刚体 、 分 别 为左、 右 导向装置的 中点。 为简化计算 ， 左 、 右摇臂均为水平状态。 f l ’ 、 f 3 分别为 、 d 、 6 3 点以 点 为圆心的回转轨迹 ， 即斜切时 3点 相对 于 o 点 的相 位变 化 轨迹 。 则 有 生 5 J ，．一 1 o I d √ mc D 6 l 【 。 1 6 聪 O l C 7 一1 ． ． ， 1 l I l l n 』 。 l L I 、 X l ’ I ， f 捌 2 2 2 输 送 机 弯 曲 时采 蝶 机 斜切 状 态 的行 走 模 型 输进机 中部槽节长～ 般为 1 ． 5 m， 相 临 段的水平弯曲角度为 士 1 。 ， 此两项数 据国内 外 已基 本 标准 化 。 为 简 化模 型 ， 说 明 问题 ， 可 将中部槽 的弯曲形式 简化为一条 由直线段组 成 的弯曲线段， 并且弯曲幅度进行一定程度 的放 大 。 采煤 机 只简化 为 由左 、 右 导向 装置 中 点 o 构成的直线段。 简化后的模型如图 3 所 示 。 设 o n。 z 两点横跨 节中部槽 ， 采煤机行 走 h距 离 ， o 1 、 2 两 点 分 别 移 至 0 L 、 o 2 。 图 中 为左、 右导向装 置所在 中部槽相对角度 之差 的最 大 值 ， ‰ 一 K 一 1 。 令 为滚筒旋转一周时， 采煤机 的工作 行走距离 8 ] 幽 3 式中 仉采煤机的工作牵引速度 滚筒转速 X 为采媒 机 行 走 h距离 后 ， 啦 点 的斜 切 进 给尺 寸 ， X。 一 ⋯ 将 平移 h距离至 点 ，显然 几 ／ ／ I o 2 ， 2 点 相对于 o I 点 的相位 角变 量 为 △ 口 一 X～ X 磊 。 如 图 2所示 ， 由于 o - 、 、 d 、 6 4点 同 属 一 刚体 ， 采煤机斜切时， o 点相对于 o 点产生相 位角变量 血 ， 那么 d 、 6两点也 同样会相对于 o 点产 生等同的相位角变量 ， 设 a 、 6两点 的 斜 切进 给 尺寸 为 X 、 X 贝 9 有 鲁 X o la 鲁 n 1 ㈤ l X 。 血 6 一 o 6 1 o 2 ． 3 滚 筒斜切 时轴 向 力及 走 向切 屑蝶 体 的 体积计算 根据滚筒斜切 进给尺寸 ， 可以得 出滚筒 旋转一周 ， 沿轴 向及走向切屑媒体的形 状， 如 图 4所示 。 令其体积分 别为 。 和 。 则有 一 7 r D 2 X 1 ． _ 一XD 1 1 V2一 S L Dh L 1 2 2 - 4 滚筒斜切时轴向力的计算 设 滚 筒 端 面 截 齿 的排 列头 数 为 ， 叶 片 上同一条截线上 的截齿数为 ， 则 V 由 个 截 齿来 完成 ， V 由 r a个截 齿 来完成 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 9 9 8年第 6期 煤矿机械 3 拄 I 4 令滚筒单组截齿沿走 向， 单位体积切 屑 煤体的推进阻力为 P ， 一 ， 则按 比例可求 出滚筒端面截齿斜切进刀时所增加的那一部 分 轴 向 推进 阻力 z 3 P 一 P ， PI ⋯ 滚筒 斜 切时总 的斜 切轴 向力 P“ P △P P P 1 4 式 中 P P 均 为 正 常 截 煤状 态 时 ， 滚筒 的 轴 向力 和推 进阻 力 。 令 AP 与 P 的 百分 比为 ， 则有 一 1 0 o 1 5 即 为采 煤 机 处 于 斜 切 时 ， 对 于 带 有 端 面截齿的滚筒而言 ， 与正常截煤状态相 比， 滚 筒轴 向力增 加 的百 分 比。 若 将 △ P 和 P 的 计 算 公 式分别 代入 1 5 式 可 得 截 齿顺 序式配 置 时 一_ K l m LV11 0 0 ％ 1 6 一 截 齿 棋盘 式配 置 时 一丽K L m L V, l 。 。 1 7 3 滚筒三项载荷作用位置的确定 根据 资料 介绍 ， 滚筒 端 盘 截 齿 工 作 过 程 中所 消耗的功率， 占滚 筒总消耗功率 的 1 ／ 3 左 右 ， 基于 这一 理 论 ， 可 以得 出滚 筒 的截割 阻 力沿 截深 方 向 的基本 分 布形 式 ， 如图 l所 示 。 由于 滚筒 的 推进 阻 力和轴 向 力都是 以 截 割 阻力为基点， 因此可以认为截割阻力的等 效移置面， 即为滚筒三项载荷的等效作用面， 则有 { P j 一 譬 一 詈 P _[ 一 ， 一 C L ， J 一 2 L 3 i K ‘一 i一 4 结 束 语 1 8 1 按 上 述 算 法 ， 可 以 计 算 出 MG 2 3 0 0 W 、 MG3 0 0 WA． 和 MG2 0 0 W 3种 采 煤 机 的 值分别为 l 0 ． 3 l 1 ． 7 和 l O ． 1 4 。 由 于此 3种采煤机， 无论是导向装 置的跨距 、 装 机 功率、 还是 机身 长度， 均具有一定的代表 性 ， 因此 该 3 种 数据 也具 有一 定 的代表性 。 由此 可 以认 为 当采 煤 机处 于斜切 状 态时 ， 对 于 具有端面截齿的滚筒而言， 轴 向力与正常 截煤 状 态相 比， 增 加 1 0 ～ l 2 。 2 该计 算方 法 ， 只 适 用 于 带 有端 面 截 齿 的滚筒 ， 对于不 带有 端 面 截齿 的滚筒 ， 采煤 机 斜切 时 ， 轴 向 力会大 幅 度增 加 ， 增 加值 很难 理 论计 算 。 3 该计 算 方法 ， 属 于 比例 算法 。 由于 没 有从滚筒端 面截齿的排列方式及截齿受力分 析人手 ， 因此所得值会古有一定的误差， 今后 有待于进一步修正完着。 作 者筒舟 季景韩． 1 9 6 4 年生 ． 工程师 ， l 9 8 8 年毕生于 黑五江矿韭学院机械 化专业 收稿 日期 1 9 9 8 0 3 1 3 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆