保護層開采鉆式采煤機截齒耐磨性研究.pdf

1、保護層開采是防治煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)濟的區(qū)域性防突措施,保護層多為薄或極薄煤層,煤層硬度大,主要用鉆式采煤機開采,而作為保護層開采的截割刀具,鎬形截齒的使用壽命和截割性能直接影響保護層開采的效率和成本。本文針對保護層開采過程中鎬形截齒磨損失效的問題,采用理論分析、仿真與試驗相結合的方法,研究鉆式采煤機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)學者截齒截割力模型的基礎上,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方向所成的平面內(nèi)投影的數(shù)學關系方程,并以U43KL/C22型截齒為例進行計算,得到了截齒與截槽不干涉時的安裝角度,為鉆式采煤機截齒的磨損研究提供理論依據(jù)。
　　根據(jù)保護層煤巖選擇標準,介紹保護層煤

3、巖的結構特性和物理-機械性質(zhì);分析保護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,為保護層開采鉆式采煤機截齒磨損的仿真與試驗研究的參數(shù)選擇提供指導。
　　在簡要介紹有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA和離散元軟件PFC3D的基礎上,根據(jù)保護層煤巖物理特性,建立了單齒鉆進截割有限元模型,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。
　　以原有截割試驗臺為基礎設計單齒鉆進截割鉆頭,根據(jù)截齒本身合金頭與齒身硬度的比例關系,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截齒,以縮短試驗時間和試驗煤壁的消耗;根據(jù)單軸抗壓試驗得到的不同配制