采煤机滚筒和截齿受力分析及优化
采煤机截齿分析与优化
采煤机截齿分析与优化采煤机截齿是煤矿生产中非常重要的零部件，其设计和优化对于提高采煤效率、降低生产成本具有重要意义。
本文将对采煤机截齿进行分析与优化，探讨如何提高其使用寿命和工作效率。
一、采煤机截齿的作用采煤机截齿是采煤机上的关键部件，其作用是在采煤机工作时破碎和剥离煤矸，将煤矿采取，是煤矿开采过程中不可或缺的工具。
采煤机截齿通常由合金和硬质合金制成，具有硬度高、耐磨性好、抗拉强度大的特点，能够适应煤矿中复杂的工况和恶劣的环境。
二、采煤机截齿的现状分析目前，采煤机截齿在工作中普遍存在磨损快、寿命短、效率低等问题。
主要原因是煤炭的硬度高，煤岩中夹杂的石头和砂石颗粒对截齿的磨损非常严重，导致截齿很快失效。
采矿工作环境复杂，温度高、湿度大、粉尘多，也会对截齿的使用寿命造成影响。
三、采煤机截齿的优化方向为了解决采煤机截齿存在的问题，需要进行优化设计和改进。
下面列举了一些采煤机截齿优化的方向：1.材料选择：选择耐磨性好、抗拉强度大的合金材料或者硬质合金材料来制作截齿，提高截齿的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
2.结构设计：优化截齿的结构设计，增加其强度和稳定性，使其能更好地适应煤矿中的工作环境，减少磨损和断裂的风险。
3.表面处理：对截齿表面进行特殊处理，如喷涂耐磨层、硬化处理等，提高其表面硬度和耐磨性，延长使用寿命。
4.工艺优化：优化截齿的生产工艺，提高生产精度和质量控制水平，确保每个截齿都具有一致的性能和质量。
5.配套优化：优化截齿和采煤机的配套设计，提高二者之间的匹配度，减少截齿在工作中的受力和磨损，提高工作效率。
四、采煤机截齿优化的意义通过对采煤机截齿进行优化，可以达到以下几个方面的意义：1.提高采煤效率：优化后的截齿具有更好的破碎和剥离性能，能够更快、更有效地采煤，提高采煤效率。
2.减少生产成本：优化后的截齿具有更长的使用寿命，减少更换和维护成本，降低生产成本。
3.保障安全生产：优化后的截齿具有更好的稳定性和可靠性，减少断裂和故障的风险，保障采矿的安全生产。
采煤机和掘进机截齿的失效分析及对策
采煤机和掘进机截齿的失效分析及对策1、截齿的失效分析截齿在截割煤岩时承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷，煤的硬度虽不很高，但其中经常会遇到煤矸石等硬的矿料，并且在采煤和凿岩过程中，截齿还有升温问题，导致齿顶材质软化，加速了截齿的失效过程。
1．1刀头脱落当截齿磨损到一定程度后，其齿尖的硬质合金(刀形齿为合金片，镐形齿为合金头)将脱落。
刀头脱落的原因主要有2个方面：(1)钎焊质量问题，如焊接处存在夹砂、微裂纹以及虚焊等缺陷；(2)截齿在截到煤岩时承受的强大冲击负荷，致使缺陷产生应力集中，反复的冲击，必然导致合金刀头的松动，直致脱落。
脱落硬质合金刀头的截齿已经完全失效。
1．2刀头碎裂(崩刃)截齿截割煤岩时在冲击载荷的作用下，刀头处于高压应力状态。
若遇到煤岩中坚硬的矿料，在齿刃与煤岩接触不良处承受高的剪应力，处于拉应力状态，当拉应力超过合金的强度极限时即发生碎裂，对于刀形齿来说表现为合金片的断裂，而镐形齿为镶嵌刀尖的折断。
合金刀头碎裂一崩刃后，截齿缺乏锐利的合金齿尖，使截割阻力剧增，直接影响生产效率的提高，且加剧了截齿的磨损。
1．3截齿的磨损(1)磨粒磨损截齿在工作过程中，磨粒(煤矸石等)与截齿表面间产生较大的压应力，带有锐利棱角并具有合适的迎角的磨粒能切削截齿表面形成显微切削；如果磨粒不够尖锐或刺入截齿表面角度不适当，则在截齿表面挤出犁沟，随着截齿工作时间的延长，磨粒反复对截齿表面推挤，产生严重的塑性变形流动，使得表面下层塑性发生相互作用，导致塑变区内位错密度增加，变形材料表面产生裂纹，裂纹扩展，截齿表面形成薄片状磨屑。
而且煤层中存在腐蚀性介质与截齿表面发生化学反应而造成表面材料腐蚀，机械性能下降，并使表层金属与基体材料结合力降低，加快了截齿材料表层的磨损。
(2)热疲劳磨损截齿在截割煤岩时，承受高的间歇式的冲击载荷，为了分析其对截齿表层的破坏，可将冲击载荷分解成法向力和切向力。
法向力和切向力通过接触点作用传递到截齿次表层，在这些力的作用下，截齿表面上较硬的微凸点将变形，反复挤压导致附近软表面产生塑性流动并在截齿亚表面层形成积累。
浅析采煤机截齿的优化设计
如果金属表面有氧 化膜 ， 液态钎料往往 凝聚 成球状 ， 不与金属发生润湿 ， 这是 由于氧化物的表 面张力比金属本身要低得多所致 。因为表面张力 越大 ， 润湿角越 小． 润湿性越好 ， 所 以清除钎料 和 母材表面的氧 化物是十分必要 的。齿体钻孔后 ， 孔壁并无氧化物存在 ， 在 皂化液保护下 自然风 干 后会产生很薄的氧化膜。这是 由于齿体清理造成
中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ３ ． ７ ； Ｔ Ｄ ４ ２ １ ． ５ ４
文献 标志 码 ： Ｂ
内。
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ７ ） １ ５— ０ １ ０ ９— ０ ２
矿用截齿是采煤及巷道掘进机械 中的易损件 之一 ， 它的性能的好坏直接影响采煤生产能力的 发挥 、 功率的消耗、 工作平稳性和其他零件的使用 寿命。 本 文重 点 探 讨 了 ， 钎 焊 及 热 处 理 工 艺 是 如 何 影响截齿使用寿命 的。利 用正交试验法对钎焊及 热处理工艺进行优化设计 ， 以达 到采煤机 截齿优 化设计的 目的， 提高截齿的使用寿命。 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎 料， 将焊件和钎料加热 到高于钎料熔 点而低于 母 材熔点的温度， 利用熔化呈液态的钎料润湿母材 ， 填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的一种 方法。 钎焊的优点： 钎焊温度比较低 ， 钎焊加热温度 般 远 低于 母 材 的 熔 点 ， 因此 对 母 材 的物 理 化 学 性能通常没有明显的不利影响。钎焊在低温下加 热， 可对焊 件整体 均匀加 热， 引起 的应 力和变形 小， 容易保证焊件 的尺寸精度 ； 再者 ， 对于不少 异 种金属 ， 金属与非金属材料 的连接 ， 用其他焊接方 法往往难 以甚至无法实现连接， 但采用钎焊却 可 以解决 ； 又鉴于钎焊对热源要求较低 ， 工艺过程 较 为简单 ， 故极易实现生产过程 自动化 ， 保证焊件 有 更高的可靠性 。截齿的钎焊就是把硬质合金头和 合金结构钢齿体利用钎料的融化焊接在一体。 为 了消除钎焊焊缝缺陷， 提高钎焊质量， 必须 在焊接前做一些准备工作。 焊件表面清理 不干净会造 成焊缝强度低 ， 焊 缝充盈度不满 ， 气孔夹渣等缺陷。要 想获得理 想 的焊接质量 ， 必须进行焊前清理。 （ １ ） 齿 孔清理 ： 用 １ ０ ％ 硫 酸 溶液 在 ４ ０ ℃～ ５ ０ ℃下浸泡 １ ０ ｍ ｉ ｎ 一 ２ ０ ｍ ｉ ｎ ； 取出后用清水冲净 ， 晾 干， 用绸布蘸酒精擦 拭， 自然风干后待用 ， 清洗 后 的齿体立即装配钎焊 ， 严禁手触及表面 。 （ ２ ） 合金头清理 ： 合金头用酒精清洗后 自然风 干， 焊 接装 配时 用镊子 放 入截 体 孔 内 ， 严 禁 用手 触 摸。 （ ３ ） 钎料 清理 ： 把待 用 的 钎 料 放 在 酒 精 里 浸 泡， 洗净 ， 自然风干 后焊接 时用镊 子放入截 齿孔
采煤机截割齿静力学特性分析
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｅａｒｅｒ ｐｉｃｋ，ｔｈｅ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｒｅ ｏｂ－ ｒａｉｎｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｃｋ，ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍ￣ ｉｍｕｍ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ａｔ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｈｅａｄ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ａｔ ｔｈｅ
ｗｅｌｄｉｎｇ ｊｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｂａｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｈｅａｄ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍ￣ｉｍｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍ￣ｉｍｕｍ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｈｅａｄ ｆａｌｌｉｎｇ ０ｆｆ．Ｔｈｅ ｏｕ￣ｉｄｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｃｋ ｔａｉｌ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔ ｈｅ ｉｎｓｉｄｅ ａｎｄ ｔ ｈｅ ｏｕｔ— ｓｉｄｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅ ｄａｍａｇｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｆ ｉｌｅ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｃｋ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏ ｆ ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｌａｒｇｅ，ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ｌａ唱ｅ．Ｔｈｅ ｖａｒ ｉａｔｉｏｎ ｏ ｆ ｔｈｅ ｌａｔｅｒａ ｌ ｆｏｒｃｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｓｍａｌｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒ ｉ— ａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｉｃｋｓ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｓｈｅａｒｅｒ，ｐｉｃｋｓ，ｓｔａｔｉｃｓ，ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ
采煤机滚筒优化设计
摘要对中厚煤层的开采在煤矿生产中有重大的经济利益，而采煤机的滚筒在开采过程中有相当重要的作用，其好坏直接影响到采煤的效率，基于此，本文对MG500/1130—WD交流电牵引双滚筒采煤机的滚筒进行了实际分析与设计。
本篇论文通过查阅相关文献资料、寻求毕业设计指导老师的帮助以及与同学商量、探讨的方式，对采煤机的整体结构、截割部结构设计进行了阐述，重点介绍了截割部的滚筒。
论述了截割方向、速度、截距，煤层特性与比能耗之间的关系，分析了地质环境以及机械结构对滚筒寿命的影响，并针对某一地质环境，重点对滚筒的螺旋叶片、截齿配置，滚筒的制造工艺，进行了优化分析设计，同时对采煤机滚筒在工作时的受力情况进行了分析。
通过上述工作的整合，得出在这一地质环境下采煤机滚筒的优化值，并通过Autocad画出了滚筒主要部件的图形。
从而基本完成了毕业设计论文的要求，较为圆满的完成了任务。
关键词：滚筒；螺旋叶片；截齿配置AbstractIn the mining of thick coal seam in coal mine production is a major economic benefit, while the roller in the mining of coal mining machinery in the process to have very important function, its direct influence on the efficiency of coal mining, and based on this, the paper to MG500/1130—WD electric traction shearer drum of the analysis and design. In this thesis, with the way of literature study，ask for the help of the teacher of graduation design and discussing with my students。
采煤机截齿分析与优化
采煤机截齿分析与优化随着采煤机在煤矿中的广泛应用，采煤机截齿的质量和稳定性对于采煤效率和生产效益至关重要。
本文对采煤机截齿的设计、制造和使用过程进行了分析和优化，旨在提高采煤机截齿的性能和使用寿命。
采煤机截齿的设计采煤机截齿是采煤机的重要部件之一，其设计应满足以下要求：1. 高强度和耐磨性能。
采煤机截齿在使用过程中需要承受高强度和大摩擦力，因此需要具有较高的强度和耐磨性能。
2. 适应不同的采煤条件。
不同的煤层地质和采煤方式需要不同的截齿类型和设计参数，因此采煤机截齿的设计应考虑应对各种采煤条件的需求。
3. 易于更换和维修。
采煤机截齿在使用过程中会磨损或损坏，需要进行更换和维修。
因此，采煤机截齿应设计成易于更换和维修的结构。
采煤机截齿的制造包括材料选择、加工工艺和质量控制等方面，其质量对于采煤机的生产效益和运行稳定性具有重要影响。
1. 材料选择。
采煤机截齿的材料应具有高强度、高耐磨性和良好的韧性，以满足其在采煤过程中的高强度和重载荷。
目前常用的材料包括高锰钢、合金钢、钴基合金等。
2. 加工工艺。
采煤机截齿的加工工艺应选择合适的工艺流程和设备，如锻造、铸造、冷锻等，以确保截齿的加工精度和强度。
3. 质量控制。
采煤机截齿的制造过程应进行质量控制，包括材料检测、加工工艺控制、成品检查等，以保证截齿的质量符合标准要求。
采煤机截齿在使用过程中需要注意以下事项：1. 定期检查和更换。
采煤机截齿在使用过程中会受到不同程度的磨损和损坏，需要定期检查和更换，以确保截齿的工作性能和安全使用。
2. 合理维护和保养。
采煤机截齿在使用过程中需要保持干燥、清洁和充油润滑，以减少磨损和延长使用寿命。
3. 选择适当的截齿类型和参数。
不同的采煤条件需要不同的截齿类型和参数，应根据具体采煤条件选择适当的截齿，以提高采煤效率和效益。
综上所述，采煤机截齿的设计、制造和使用是影响采煤机性能和使用寿命的重要因素之一。
应根据具体采煤条件和需求，选择合适的截齿类型和参数，并进行质量控制和合理维护，以提高采煤效率和生产效益。
采煤机截齿分析与优化
采煤机截齿分析与优化采煤机截齿是采煤机上的重要部件之一，主要用于破碎煤层和采煤作业。
采煤机截齿的优化设计和使用对于提高采煤效率、降低生产成本具有重要意义。
本文主要对采煤机截齿进行分析和优化。
一、采煤机截齿的结构和工作原理采煤机截齿由齿座、齿柄和齿头三部分组成。
齿头为截齿的最重要部分，一般采用锻造工艺制作。
齿柄与齿座连接，是支撑和固定齿头的部分。
采煤机截齿通过齿头的形状和质量来破碎和采取煤层。
齿头的外形一般采用直线型和曲线型两种形式。
采用直线型时，采煤机截齿容易产生强大的压力和冲击载荷，这会导致截齿的易损性增强，因此应采用抗弯强度高、硬度高的材料。
采用曲线型时，可使截齿对岩石的作用力更加平衡，截齿的易损性相对较小。
1、材料优化：截齿所采用的材料直接影响其使用寿命和耐久性。
现代采煤机截齿采用高耐磨、高韧性的合金材料制造，其硬度和强度能满足不同生产场合的需求。
2、齿头结构优化：齿头的设计和结构直接影响截齿的破碎效果和使用寿命。
为了提高采煤效率和延长截齿的使用寿命，齿头的设计应更加精细化，并采用表面增强技术来提高其耐磨性和耐腐蚀性。
3、润滑与冷却系统：截齿工作时会产生大量的热量，对截齿的加工精度和使用寿命会产生负面影响。
因此，在采煤机截齿工作时需要适当设置润滑和冷却系统，降低截齿温度，提高截齿的工作性能和寿命。
4、装置间距和夹角优化：采煤机截齿的装置间距和夹角是影响破碎效果的重要因素。
为了使截齿对煤层的作用力更加均衡，应将截齿的装置间距和夹角优化设定，避免产生误差和浪费能源。
5、机械状态监测：采煤机截齿的使用寿命和性能受到许多因素影响，通过对机械状态进行监测和评估，可以更加准确地预测截齿的寿命和故障，提高生产效率和安全性。
三、结论与展望采煤机截齿的优化设计和使用对于提高采煤效率和生产能力具有重要意义。
本文分析了截齿的结构和工作原理，总结了优化设计的方法，包括材料优化、齿头结构优化、润滑和冷却系统、装置间距和夹角优化以及机械状态监测。
采煤机截齿分析与优化
采煤机截齿分析与优化
随着工程机械行业的发展，采煤机在煤矿行业中的应用越来越广泛。
采煤机的效率和质量主要取决于其切削系统中的截齿。
截齿是采煤机刀盘上的重要部件，其主要作用是与煤岩石进行切削接触，进行采煤作业。
传统的截齿设计大多仅考虑其切削性能，而忽略了截齿的寿命和维护成本等方面的因素。
因此，为了提高采煤机的运行效率和降低维护成本，需要对截齿进行深入的分析和优化设计。
分析和评估采煤机截齿的性能，需要考虑多个因素，包括截齿的材料、表面硬度、形状设计、密度分布等。
其中，材料的选择是关键因素之一。
当前市场上的截齿材料主要包括高锰钢、低合金钢和钒钛合金等。
高锰钢具有良好的耐磨性、韧性和强度，但其价格昂贵且易断裂。
低合金钢价格相对较低，但其耐磨性较低，易生锈。
钒钛合金则具有较高的硬度和耐磨性，但价格较高。
因此，在选择截齿材料时需要综合考虑多个因素并进行比较。
截齿的形状设计也是影响其性能的重要因素之一。
截齿的头部形状可以分为锥形、圆形、方形等多种形式。
不同形状的截齿在不同采矿条件下的性能表现不同。
目前，一些研究表明，锥形头的截齿更适用于软煤或岩石采矿，方形头则更适用于硬煤和岩石采矿。
在进行截齿的分析和优化设计时，需要考虑多方面的因素，并进行综合比较和评估。
通过优化截齿的设计，可以提高采煤机的效率和质量，降低维护成本，并有效延长采煤机的寿命。
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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。