采煤机滚筒和截齿受力分析及优化

采煤机滚筒和截齿受力分析及优化

采煤机螺旋滚筒作为截煤和装煤的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着采煤机的工作效率和煤炭的质量。以往采煤机滚筒截割受力的研究在研究方法和理论分析上存在着许多问题和不足。

因此,以实际生产工况和滚筒原始模型参数为依据建立采煤机滚筒截割煤壁的仿真模型,模拟截煤的动态过程,研究滚筒部分结构参数对其截割性能的影响,进而改进和优化滚筒结构,课题在提高采煤机截割性能及滚筒结构设计方面具有指导意义。本课题主要进行三部分的研究。

第一部分利用UG建立采煤机螺旋滚筒的三维模型,使用离散元软件PFC对煤壁宏观参数进行标定并建立煤壁模型,分析滚筒截割煤壁的动态过程,验证了离散元法分析滚筒截煤动态过程的可行性;第二部分在前面内容的基础上研究截齿安装角度和截线距对滚筒截割性能的影响,绘制整个截割过程中滚筒的截割力曲线,得到单位时间内滚筒截落的煤壁颗粒体积以及截割比能耗,通过统计对比分析,对截齿安装角度和截线距两个重要结构参数进行优化。第三部分利用有限元软件ABAQUS对3组不同螺旋叶片升角的滚筒截割煤壁的过程进行仿真分析,求取相对应的截割力的平均值和标准差,通过分析滚筒整体受力大小和波动程度,得到使滚筒截割性能较好的叶片升角取值。

研究结果表明:从滚筒受力情况和截割比能耗来看,在相同截割条件下选用截齿安装角度为45°的滚筒较其余四种安装角度更为合适;整个截割过程中截线距较小的滚筒整体受力较小,但截割载荷波动并不一定较小,截线距为70mm的滚筒截割比能耗较小,综合滚筒受力情况和截割比能耗来看,滚筒截线距应取

60~70 mm为宜;螺旋叶片升角对滚筒截割受力是有一定影响的,叶片升角20°的

滚筒整体所受截割力较小,叶片升角18°滚筒载荷波动较小,升角22°滚筒截割受力情况较差,不宜选用升角过大(22°)的滚筒进行截割。通过分析研究得出了滚筒结构参数包括截齿安装角度、截线距和螺旋叶片升角对滚筒截割性能的影响,为合理的选择滚筒结构参数提供了参考和依据。