悬臂式掘进机截割头截齿排列优化研究

摘 要：为了提升掘进机应用效果，在对掘进机截割头外形轮廓分析基础上，对比2条、3条螺旋线下截割齿轮排布情况及对截割头性能影响，随后对2种不同螺旋线情况下的截割齿进行优化设计，并采用Solidworks软件对优选后的截割齿轮排布进行建模分析，结果表明，优化设计后的截割齿排布更有利于截割头切割煤岩，提升悬臂式掘进机性能。

关键词：掘进机；截割头；螺旋线；截割齿

近年来，随着我国科学技术的不断前进，悬臂式掘进方面研究取得快速发展，在矿井的煤巷、半煤岩巷中得到广泛应用，大幅提升了矿井巷道掘进效率[1-3]。与煤巷、半煤岩巷相比，岩巷掘进机受到掘进机机头破岩能力、粉尘以及刀具等制约，发展相对迟缓。岩巷掘进机截割头作为关键部件，直接影响到掘进机的整体性能[4]。因此，文中对悬臂式掘进机截割头截割齿轮排列进行优化，以期能提升掘进机的掘进效率。

1 外形轮廓

掘进机截割头的外形既要与掘进机结构参数、运动参数相适应，又要顾及到巷道掘进断面以及截割齿轮排布难易程度，是截割头的一个关键点[5-6]。文中具体以山西某矿正在使用的国产某型号掘进机为研究对象，对截割头设计的一般准则进行分析。使用的该型号掘进机截割头外形为圆锥、圆柱以及球形结合体的纵轴式设计，既可以满足摇摆、掘进工况需要，也可以使得掘进的巷道外轮廓较平整。

2 螺旋线设计

为了分析螺旋线数量及旋升角及对掘进机截割头性能影响，将两个外形相同的截割头分别布置2条螺旋线（截割头A）、3条螺旋线（截割头B），对于螺旋线相同的截割头，若改变螺旋线旋升角，则螺旋线间的间距在各个特征段会有较大差异。……