掘进机截割头镐齿设计与有限元分析-论文.pdf

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1、科学论坛I■China8cienceandTechnologyReview掘进机截割头镐齿设计与有限元分析戴宏胜(娄底市高级技工学校湖南娄底417000)[摘要]按照掘进机截割头设计要求完成截割头运动规律分析，镐齿的空间排列与载荷计算，并对镐齿进行有限元分析。[关键词】掘进机截割头镐齿有限元分析中图分类号：TD421．5文献标识码：A文章编号：1009—914x(2014)42—0180—03在掘进机中，截割头是主要的工作零部件，主要承担着破碎和分离煤岩的式中∞表示截割头的回转角速度，v表示截割头的纵

2、向进给速度；z表示任务，由于其工作状态复杂，使得截割头结构设计变得更加困难。截割头在结构螺距。上主要由截割头体、截齿座和截齿组成，其中有些掘进机的截割头上还安装有=镐齿的空间捧列与藏荷计算喷水座等。本文将就EBZ40~掘进机的工作性质，对截割头上的镐齿排列进行对于掘进机来说，截齿有扁形和镐齿形，而镐齿形截齿一般用于纵轴式掘设计计算，完成截割头传动机构的设计，并针对镐齿的受力状态完成其有限元进机，并切向安装在截割头上，其安装位置主要由切削角和旋转角确定。分析。1、镐齿的排列规律一，设计要求与运动规律(1

3、)空间位置1、设计要求在纵向截割头上，镐齿一般通过齿座固定在截割体上，齿座与截割体之间截割头作为掘进机的主要工作零部件，其设计要受到诸多因素的影响，如通过焊接连接在一起，镐齿的空间位置将由镐齿与截割体来确定，并用齿尖圆煤岩特性参数、截割的工艺特性参数以及截割头本身的结构参数等，截割头的柱坐标和镐齿的中心线来描述。最佳设计目标是：在截割头的每一转中，参与切削的各个截齿都能从岩石带中(a)镐齿尖位置切除同样大小体积的煤岩，使每个刀齿的受力均衡、磨损量相等、运行平衡。如图1所示为镐齿尖的圆柱坐标系，对于第i

4、个镐齿，其齿尖的坐标为：因此对于截割头，其设计要求主要包括：，其中Zi表示镐齿的轴向距离，为齿尖的回转半径，为齿尖与(1)各个截齿受载均匀，切割平衡，振动小-Y轴的角度，并用CO来表示截割头的角速度，表示截割头的纵向进给速度。(2)截割比能耗低、截齿消耗少，(b)截齿中心线(3)切割效率高，无粉尘产生。截齿中心线为一空间直线，主要由切削角、旋转角和安装角组成，同时在截剖头的结构设计时，要满足国家的相关标准要求。如图2所示。对于本研发的镐齿，取切削角=45。，这样可以确保截齿以较好2、运动规律截割头工作

5、时有四个运动，即的位置楔人岩煤中，旋转角随镐齿的安装位置不同而变化，取=8。-35。，(1)截割头绕本身轴线的旋转运动。对于纵轴掘进机，该运动主要通过液压其目的是为了确保镐齿在齿座中产生自旋，安装角是为了能有效切割煤岩，马达来驱动，并带动分布在截割头上的截齿旋转，是主要的切削运动；在主要切割区有=0，而在其它位置则有口=30。-70。(2)水平摆动。该运动将通过水平回转油缸控制回转平台的摆动来实现，与旋转运动组合，实现煤岩的横向切割，此时截齿尖的运动轨迹为平面摆线，其方程为：、、一X+(．y—v)=r

6、(式一1)式中v为水平摆动的速度，，．表示截齿刀尖的回转半径t(3)上下升降运动。该运动将通过上下升降油缸控制工作机构来实现，与旋转运动组合，实现对煤岩的上下切割，此时截齿尖的运动轨迹为平面摆线，其方程与式(6—1)相类似，式中v为上下升降的速度，(4)纵向进给运动。该运动将通过纵向进给油缸来驱动。与旋转运动组合可实现对煤岩的纵向切割，此时截齿尖的运动轨迹为圆柱螺旋线，其方程为：(a)lX+Y=，1JA阳BX：，．sin—COz(式一2)【v(b)(c)图4截割头镐齿的受力情况图1镐齿尖的坐标系图2位

7、置截齿4l——齿座2——镐齿3——硬质合金刀具4——卡环图3截割头的外形轮廓图5镐齿的安装示意图l80{科技博览