保護(hù)層開采鉆式采煤機(jī)截齒耐磨性研究.pdf

1、保護(hù)層開采是防治煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域性防突措施,保護(hù)層多為薄或極薄煤層,煤層硬度大,主要用鉆式采煤機(jī)開采,而作為保護(hù)層開采的截割刀具,鎬形截齒的使用壽命和截割性能直接影響保護(hù)層開采的效率和成本。本文針對保護(hù)層開采過程中鎬形截齒磨損失效的問題,采用理論分析、仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究鉆式采煤機(jī)鉆頭筋板截齒不同安裝角對截齒磨損和截割阻力的影響,以獲得既能滿足截割保護(hù)層煤巖需求,又可有效減低鎬形截齒磨損失效率的截齒安裝角度。

2、r>　　在前蘇聯(lián)學(xué)者截齒截割力模型的基礎(chǔ)上,分析磨損截齒與未磨損截齒的受力模型;從避免截齒齒身與煤巖干涉磨損的角度出發(fā),研究筋板截齒的切削角與旋轉(zhuǎn)角對切削效果的影響;在保證截齒工作性能良好的前提下,建立截齒輪廓線與煤巖截槽在截齒軸線與鉆進(jìn)方向所成的平面內(nèi)投影的數(shù)學(xué)關(guān)系方程,并以U43KL/C22型截齒為例進(jìn)行計算,得到了截齒與截槽不干涉時的安裝角度,為鉆式采煤機(jī)截齒的磨損研究提供理論依據(jù)。
　　根據(jù)保護(hù)層煤巖選擇標(biāo)準(zhǔn),介紹保護(hù)層煤

3、巖的結(jié)構(gòu)特性和物理-機(jī)械性質(zhì);分析保護(hù)層開采過程中截齒磨損失效對截割過程影響;根據(jù)磨料磨損簡化方程確定截齒截割過程中影響磨損量的主要因素,并分析煤的磨料磨損性,為保護(hù)層開采鉆式采煤機(jī)截齒磨損的仿真與試驗(yàn)研究的參數(shù)選擇提供指導(dǎo)。
　　在簡要介紹有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA和離散元軟件PFC3D的基礎(chǔ)上,根據(jù)保護(hù)層煤巖物理特性,建立了單齒鉆進(jìn)截割有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA軟件仿真16組不同安裝角鎬形截齒對保

4、護(hù)層煤巖模型的截割,得到截割過程中截齒表面的受力情況;在煤巖離散元單軸抗壓仿真的基礎(chǔ)上建立單齒截割離散元模型,利用PFC3D離散元軟件仿真16組不同安裝角截齒對煤巖模型的截割,得到截割過程中截齒表面不同區(qū)域所受的截割阻力。
　　以原有截割試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)設(shè)計單齒鉆進(jìn)截割鉆頭,根據(jù)截齒本身合金頭與齒身硬度的比例關(guān)系,采用低硬度材料代替原有合金頭材料和截身材料制造模擬試驗(yàn)截齒,以縮短試驗(yàn)時間和試驗(yàn)煤壁的消耗;根據(jù)單軸抗壓試驗(yàn)得到的不同配制