滚筒式采煤机截割过程受力状态的分析研究

梁 兵

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046699）

引言

采煤机作为煤炭综采工作面内极为关键的设备，能否可靠工作不仅关系着工作面内工作人员的安全问题，还与煤炭企业的煤炭产量和经济效益息息相关[1-3]。滚筒作为采煤机结构中的重要组成部件，直接与煤炭岩层接触实现采煤机的采掘功能，但是由于煤炭岩层地质条件存在差异，使得滚筒在工作过程中的受力情况较为复杂[4-5]，煤炭岩层作用于滚筒的作用力基本等同于掘进过程中采煤机所受的外部载荷，影响整个采煤机的工作稳定性[6]。为了进一步提高采煤机结构的可靠性，对滚筒截割煤岩过程的受力情况进行分析。

1 滚筒截割煤岩有限元模型的建立

选择ANSYS 中的LS-DYNA 非线性显式模块作为采煤机滚筒截割煤岩仿真软件，以获得煤岩反作用于滚筒的载荷。运用SolidWorks 软件完成滚筒截割煤岩三维模型的建立，之后导入ANSYS 软件进行前处理。

滚筒材料属性参数如下：弹性模型为460 GPa，泊松比为0.3。煤岩材料属性参数如下：弹性模量为327 GPa，泊松比为0.36，摩擦角为0.52°，黏着力为530 Pa，膨胀角为0.6°。对于滚筒，采用SOLID168 四面体单元类型，对于煤岩，采用SOLID1648 节六面体单元类型，完成网格划分的滚筒截割煤岩模型（见图1）。将滚简与煤岩的接触类型定义为面面侵蚀接触，将滚筒的截割速度设为26.4 r/min，将其牵引速度设为0.26 m/s，将求解时间设置为9 s。

图1 采煤机滚筒截割煤岩的有限元模型

2 仿真结果

通过ANSYS 仿真计算软件中的LS-DYNA 模块，完成采煤机滚筒截割煤岩有限元模型的前处理工作之后即可启动其自带求解模块，进行煤岩截割过程的仿真计算。……