EBZ-135掘进机截割头的优化设计

武建飞

（山西华禧建筑安装有限公司，山西 太原 030024）

引言

悬臂式掘进机为当前巷道掘进的关键设备，其主要承担着对巷道的前期掘进任务。截割头作为与岩巷直接接触的机构，其寿命及性能直接决定掘进效率和掘进成本。对于掘进机截割头而言，其结构参数复杂、种类繁多，这些参数相互制约又促进。总的来讲，掘进机截割头结构参数不合理将影响掘进效率和可靠性[1]。EBZ-135掘进机在实际掘进任务时存在截割头振动严重，而且不同区域截齿的寿命差距较大，上述问题严重制约了设备的掘进效率和可靠性。本文将对EBZ-135掘进机截割头的参数进行优化设计，达到减缓设备振动，提升其截割性能的目的。

1 掘进机截割头数值模拟研究

1.1 数值模拟模型的建立及参数设置

为了能够对掘进机截割头在实际掘进任务中各截齿所承受载荷的定量分析，本节将基于UG三维软件建立掘进机截割头三维模型，并通过ANSYS仿真软件对截割头在横切和钻进岩层两种工况下截割头的受力情况进行模拟研究[2]。结合EBZ-135掘进机截割头的实际结构参数分别建立截齿、齿座、头体等三维模型，并根据其各部件的相对位置及约束条件进行装配，得出如图1所示的三维模型。

图1 掘进机截割头三维模型

将上述三维模型导入ANSYS仿真软件中，分别模拟截割头横切和钻进岩层的工况，并分别建立其有限元仿真模型，其中将截割头划分为307 676个单元，将岩层划分为127 099单元。根据实际掘进工况，横切岩层时对应截割头的转速为44 r/min，掘进速度为1.8 m/min，设定仿真时间为5.45 s，；……