掘进机截割头的改进设计.pdf

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1、·74·煤矿机电2010年第6期掘进机截割头的改进设计查太东，成文广(三一重型装备有限公司，辽宁沈阳110027)摘要：通过仿真和验算，使掘进机的截割头性能得到了根本性的改善，并得出截割头的形状要与功率及截齿排列相适应的结论。关键词：掘进机；截割头中图分类号：TD421．5+2文献标识码：B文章编号：1001—0874(2010}06—0074—03ImprovementofCutting-headforRoadheaderCHATai一扔，曙，CHENGWen—guang(SanyHeavyEquipmentCo．，Ltd．

2、，Shenyang110027，China)Abstract：Theperformanceofroadheader’scutting-headhasbeenradicallyimprovedthroughsimulationandredesign，andtheconclusionthattheshapeofcuttingheadshallbeadequatelydesignedincompliancewiththepowerandpick-arrangementofitselfisdrawn．Keywords：roadhead

3、er；cutting—head1概述截割头性能是整个掘进性能的关键，很多研究人员进行了深入研究⋯。影响截齿和齿座磨损的因素主要有材料的耐磨性能，载割头外形及外径、截齿的形状及排列，内喷雾系统，截割岩石的地质条件等，尤其是截齿排列对截齿磨损和截割头效率有很大影响‘21。2存在问题我公司某型掘进机在某矿使用时发现：(1)截割头有偏磨现象，截齿磨损严重，截齿更换频繁，有时还必须补焊齿座；(2)截割头尾部磨损快，需要进行定期维护处理：(3)截割头切入性能较差，容易造成过载停机；(4)截割时煤岩成粉状剥落，截割效率不高。3分析和验算原截

4、割头参数为：电机功率160／110kW；传输效率：90％；转速46／23r／min；相应扭矩29．9／37．4kNm；直径1140mm；长度965mm；截齿数量48个。根据截割头设计的计算机辅助设计程序，输入截割岩石及掘进机参数，根据工况条件、掘进机截割头截齿排列研究"．4o对原截割头进行仿真分析和验算。图l为侧切30cm切屑图，图2为侧切15cm切屑图，当岩层接触压强达到300MPa时，截割头的负载扭矩在一个周期的进刀为33mm，截割头完全切入。扭矩值等于58．1kNm(图3)，远远超过截割电机所能承受的截割头的扭矩；岩层接

5、触压强达到800MPa，每次进刀15min，截割头完全切入，扭矩值图1侧切30锄切屑图2010年第6期煤矿机电·75·为85．0kNm，是截割电机额定功率提供扭矩的2．27倍(图4)。分析显示，该截割头负载的不均衡性随着截割头在岩层进尺的增加而降低(图5)。膨悄．m1000009000080000700006000050000400003000020000100000图2侧切15enl切屑图O60120180240300360图3岩层接触压强300MPa截割头扭矩图M／N．m100ooO90000800007000060000

6、5000040000300002000010000060120180240300360图4岩层接触压强800MPa截割头扭矩图4改进方案的停机故障。14812162024283236404448截线数图5截割头不均衡性曲线(3)重新设计截割头的截齿排列和增加截割头顶部截齿数量，增加截割头的切入性能，减少截割头尾部的磨损。(4)重新设计某型号的截齿，采用进口合金材料使该截齿的耐磨性能和使用寿命要优于原有截齿，更改截齿形状，使截齿形状更适合目标岩层条件。(5)在截割头后部增加一定数量耐磨板，以便减轻煤岩对截割头盘根处的磨损。改进后

7、的截割头参数为：直径1050mm；长度1120rain；截齿数量39个。5改进效果通过在矿方进行实际的截割验证，证明改进后的截齿及齿座磨损较改进前明显减小，切人性能明显提高，截割效率得到大幅提高。实际应用证明，改进后截齿和截齿座的磨损远远小于改进前。图6和图7为截割头改进前后的磨损效果对比图。由于采用较高耐磨性能的截齿，截齿更换频率也较更改前大幅降低。目前，该改进后的截割头已经应用到目标矿井并取得了良好的使用效果。(1)根据岩层条件及计算机模拟结果，更改截齿的排列方式和部分角度值，以降低截齿磨损，提高截割效率，取得更均匀的分布

8、。(2)根据验算的结果减小截割头直径，使截割lit6改进前截齿磨损头扭矩小于截割电机的额定扭矩，减少截割过程中qO心加鸺％蚪铊∞镐弘∞坦●●OO．76．煤矿机电2010年第6期煤矿井下托辊用阻燃型通用锂基润滑脂的研制安华瑞，蒋和清(无锡中石油润滑脂有限公司，江苏无锡21404