掘进机截齿安装角的优化研究

毋韶杰

（西山煤电（集团）有限责任公司机电厂，山西 太原 030053）

引言

掘进机是依靠截割滚筒从岩壁上剥落岩石的机械设备，截割滚筒截割作业时的稳定性直接决定了掘进机截割作业的效率和经济性。截齿是截割滚筒执行截割作业的核心，针对目前掘进机截齿磨损速度快、使用寿命短，需要频繁更换截齿，影响截割效率的情况。提出利用离散元分析的方法对不同截齿安装角下掘进机的截割特性进行分析，确定截齿的最佳安装角，提升掘进机的截割稳定性和经济性。本文以某型掘进机为研究对象，利用离散元仿真分析软件对掘进机不同截齿安装角下的截割过程进行分析。

1 截割仿真分析模型建立

利用三维建模软件建立掘进机截割滚筒、刮板输送机中部槽和煤壁三部分的三维模型[1]，为了确保分析结果的准确性，在进行三维建模时依据某型掘进机的实际结构参数进行，截割滚筒的直径为1 700 mm，截割滚筒的宽度为1 000 mm，截割滚筒的螺旋叶片升角为27°，截齿在截割滚筒上排列时采用了顺序排列的的方式，截齿之间的线距为78 mm，截齿安装时的锥角为82°。刮板输送机的中部槽和煤壁之间的距离为300 mm，截割滚筒下侧和刮板输送机中部槽之间的距离为900 mm。根据煤矿井下实际地质监测，在截割作业时煤壁的顶板压力为1.3×107N，煤岩的抗压强度为17 MPa。利用离散元仿真分析软件进行仿真分析时设置掘进机的截割速度为3.5 m/min，截割滚筒的截割转速设置为29 r/min，截割时的截割深度设置为900 mm，截割作业时不同位置的煤炭剥离速度如图1所示。……