掘进机截割头的优化设计
横轴式掘进机截割头设计
横轴式掘进机截割头设计摘要：随着社会的不断发展和科技水平的不断提高，人类征服自然的领域也在不断扩大，其中比较具有代表性的就是掘进机，掘进机的出现具有很重要的实用意义。
自从掘进机开始进入人们的生活视线，就被广泛地应用到铁路穿山隧道、引水隧道等各施工过程中.掘进机的功能除了能应用在隧道施工外，像以采掘为目的的煤巷开挖、矿巷开掘中也广泛采用了掘进机，这样工作效率高。
以上介绍使用的就是部分断面掘进机，而横轴掘进机是其中的一种。
本次毕业设计就是为了研究横轴式掘进截割头的设计，具体设计内容包括：1.收集基本资料，例如：先对掘进机现在在国内外的发展趋势进行了解，接着对掘进机结构进行学习分析，从而发现掘进机本身有什么需要改进之处，还有就是掘进机对截割的矿岩都有什么要求等；2.对资料进行学习和总结。
将自己收集的数据进行整理列表，这样看起来一目了然；3.CAD的学习制作等。
通过简单的CAD软件学习，将自己想要设计的截割头画出来。
并通过计算得到基本数据，进行数据分析和结构分析相结合。
对掘进机的具体结构用途也要进行了解和掌握，这样有利于截割头的整体计算。
掘进机结构的优化设计和制造精度对今后的工作性能都会有决定性的影响因为截割头是掘进机的核心部位，所以它的研究自然也就成了重中之重。
煤炭是人类生产生活的重要能源，随着工业的不断发展，生产规模的不断扩大，煤炭在国民经济中的地位也显得越来越重要。
随着采煤机械化的发展，大大提高了工作面的广度，对开采强度，工作面的推进速度要求也越来越快，这就要求加快掘进速度，提高工作效率以适应人们对工具的需求。
切割头是掘进机的工作机构，它的主要功能就是破碎岩石或者分离煤层。
经过对煤岩切割过程的研究了解，认识到影响切割效果的因素很多，因而掘进机截割头的设计变的复杂许多。
为提高工作效率，加快生产力，满足人们对机械化的高要求，截割头的设计成了重中之重。
如果在截割头的每一转中，参加切割的各个截齿都能同时从岩石中切下等体积的煤岩，也就是每个镐齿的受力相等，磨损程度也相同，机械运动也比较平稳，只有满足这些要求，才可以达到自己当初设计的初衷。
掘进机纵轴式截割头截割效率的优化设计_郝建生
岩石名称 煤 砂岩 页岩
D
D
切屑 厚 度 ( 截 齿 截 割 煤 岩 体 的 深 度 ) , mm; 岩石的抗拉强度, M Pa ; 截齿的刀具角 , ( ); 岩石 的脆性系 数, K =
D
/M Pa
Z
/M Pa
F a /F s 0 8~ 1 0 1 8~ 2 0 1 3~ 1 5 1 1~ 1 3
图 1 截齿截割力 F s 和牵引力 F a
( 如负载的作用 ), 但最主要考虑的是必须能有效 地截割。影响截割头性能的因素主要与下列参数有 关 : 截割头几何参数、截割力的大小 , 截割力与牵 引力之比、截线间距、截割速度、截齿几何参数以 及截齿类型等, 这些参数必须与被截割岩石的性质 相适应 , 因为如果截割头的结构及其参数选择稍有 偏差, 就会大大降低截割效率。 2 1 截割头结构设计 纵轴式截割头一般设计成具有双、三头螺旋的 截锥体 , 螺旋角宜大于 13 , 旋向与截割头转向相 反。截割头设计成截锥形 , 主要是为了适应悬臂式 纵轴掘进机的工作方式, 满足掏槽钻进、横扫截割 的需要。截锥体半锥角
2 2 2 牵引力和截割力比值 切入岩石的阻力和保持截割状态所需的力产生 了牵引力。截齿牵引力和截割力比值大小 , 主要决 定于煤岩的单向抗压强度及其他物理机械性能 , 岩 石越硬 , 比值越大。对较软且脆的煤岩, 牵引力和
第 35 卷第 2 期
煤炭科学技术
加 ; 后角
2007 年 2 月
是为了减小截齿与 被截割岩体的接触 对截割
Opti m ized design of cutting efficiency for axial cutter of roadheader
掘进机截割头设计分析
பைடு நூலகம்关键 词
截 割 头； 头体 ； 螺 旋叶 片； 截齿
条件 、截 割速 度等 因素 。 另外 ，在 基础研 究 方面也 比较薄 弱 ，适 合我 国煤 矿地 质条件 的 截割载 荷谱 没 有建立 ，没 有完 整的 设计理 论 依据 ，计 算机 动态仿 真等 方面 还处 于空 白 ； 在元部 件 可靠性 、截 割方 式和 新型 式 的合金 刀 头材 料 等 核心 技 术 方 面 与 国外 有 较 大 差
指 导数 据 。后 面工作 中将 进行 计算 机模拟 ， 找 出理 想 状态 下 ，截 割头 长度 、直 径 、螺旋 线头数 、螺旋 间距 、螺旋 升 角和截 齿排 列等 之 间内在 关系 ，将最 优 的结果 应用 到工程 实 践 ，来 验证 设计 效果 。
２截 割头 的直 径
截 割 头 在 设 计 时 直 径 一 般 按 头 体 加 上 截齿 的大 径 。截割 头直 径 的大 小直接 影 响截 齿 的受 力 ，直 径越 大 ，截 齿阻 力也越 大 ，单 位 时 间 截 割 效 率 也 越 高 ，但 截 齿 磨 损 也 严 重 ，经济 效益 不好 ；截 割头 直径 小 ，影 响效 率 ，掘 进 进 尺 少 。 根 据 实 际 使 用 和 设 计 经 验 ，截割 头 直径 一 般在 ９ ０ ０ ｍｍ ～１ ２ ０ ０ ｍｍ之 间。
进 机截 割 头使 用现状 ，给 出 了截割 头设 计的
引言
掘 进 机 是 集 截 割 、装 运 、行 走 、操 作 等功 能干 一体 ，主要 用于 截割 任意 形状 断面 的井 下岩 石 、煤或 半 煤岩 巷道 。工 作时 ，截 割头 把岩 石切 割破 落 下来 ，装 载机 构把 破碎 的岩 渣转 运至 机尾 部 卸下 ，由后 面 的矿 车或 皮带 运走 ，从 而大 大 地降 低 了工人 的劳 动强 度 ，缩短 劳动 时 间 ，提 高 掘进进 尺 。 截 割 头 是 掘 进 机 关 键 部 件 ，其 功 率 消 耗 占据 了整 机效 率 的 ８ ０ ％左右 。 截割 头分 为 纵 轴 式和 横轴 式 ，纵轴 式采 用铣 削 原理 破坏 煤岩 ，而 横轴 式 则靠 剥削方 式破 坏 岩层 。 由 于 破 坏煤 岩机 理不 同 ，纵轴 式 主要 用于 较硬 岩石 ，而 横轴 式 则用于 较软 岩石 ，因此 纵轴 式 掘 进机 市场 需求 量也 大得 多 。本 文主 要分 析 纵轴 式 掘进 机 的截割 头 。 纵 轴 式 掘 进 机 截 割 头 由头 体 、截 齿 、 截 齿座 和 螺旋 叶片 组成 。 头 体 通 常 有 圆锥 形 、 圆柱 形 和 圆锥 加 圆柱 三种形 式 。 圆锥形 截割 头利 于 钻进 工作 面 ，但 由于 垂直 于 头体 母线 布置 的截 齿是 向 前 倾斜 ，当截割 头 摆动 截割 时 ，截 齿承 受较 大 的侧 向力 ，截 齿 容 易折断 ；圆柱形 头体 则 不 容 易钻进 工 作面 ，同时 ，截割 出 的底板 和 顶 板 呈 锯 齿形 ，支 护 困 难 ，增加 了 辅 助 时 间 ，增 加 了劳动 强 度 ；而 圆锥加 圆柱 则较 好 的 解决 了截 齿 易断 和不 利于 钻进 工作 面 的问 题 。 目前掘 进机 截 割头 设计 时主 要采 用 圆锥 加 圆柱 的形 式 。 截 齿 则 分 为 刀 形 齿 和 镐 形 齿 ，刀 形 齿 采 用径 向安 装 ，刀体 部分 承 受较 大弯矩 ，刀 体 需要 很高 的强 度 ；而镐 形 齿截割 阻力近 于 截 齿轴 线方 向 ，齿 的弯矩 小 ，固定 简单 ，设
掘进机截割头钻速优化分析
收稿日期:2021-11-16作者简介:连斗南(1992-),男,山西长治人,助理工程师,从事煤矿生产技术管理工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2022.02.035掘进机截割头钻速优化分析连斗南1袁邢立召2(1.潞安环能股份公司常村煤矿,山西长治 046102;2.陕西金源招贤矿业有限公司,陕西宝鸡 721000)摘 要:文章基于EBZ120型悬臂式掘进机进行截割临界转速分析优化,通过利用微元法和弹性力学建立力学模型,确定临界状态下,截割头转速解析解,然后深入分析影响截割转速的因素,依据影响程序确定影响介个转速的因素次序,为截割临界转速的确定提供实际操作提供依据。
关键词:截割转速;力学模型;影响因素;影响次序中图分类号:TD421.5 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2022)02-0106-03悬臂式掘进机在作为掘巷设备,已广泛应用于我国煤矿井下生产,通过结合带式输送机、桥式转载机等,极大提高了巷道掘进工作的效率。
在掘巷过程中,截割头转速对掘进效率有十分重要的影响,基于现场实践可知,当转速小,掘进机破岩效果不好,转速过快,对掘进面冲击较大,造成巷道围岩破碎面积增大,不易形成设计断面,同时对掘进机自身稳定性也将造成较大影响。
因此合理选择掘进机转速,能够有效提高掘巷速度,改善掘巷质量[1]。
文章基于弹性力学通过建立截割力学模型,确定表达式,并深入研究影响转速的主要因素,为巷道的高效掘进提供合理的理论参考。
1 EBZ120掘进机工程参数本文以EBZ120型掘进机为研究对象,该设备煤岩体切割强度不高于60MPa,掘巷宽度不超过5.0m,掘巷高度不超过3.7m,可掘进坡度范围为(-16°,+16°)。
设备结构具体如图1所示。
图1 EBZ120型悬臂式掘进机结构示意2 力学模型在掘进机运行期间,煤体主要受到截割头径向和切向两个方向作用力,其中主要作用力为径向力,切向力为粉碎煤体的辅助作用力,基于上述截割特点创建如图2所示圆筒力学模型[2]。
掘进机截割头运动参数的优化设计
文章编号:1001-0874(2004)05-0030-04掘进机截割头运动参数的优化设计张鑫,李新平(山东科技大学机械电子工程学院,山东泰安271019)摘 要: 根据单个截齿受力模型,采用计算机模拟的方法建立了基于截割头负载转矩波动和截割比能耗最小的优化设计数学模型,寻求最优的掘进机运动参数。
根据序列二次规划(SQP)优化方法,编写了优化设计程序。
优化设计实例表明,截割头的负载转矩变差系数减小了13.9%,截割比能耗降低了16.9%,有效改善了截割电机的负载特性,提高了能量利用率。
关键词: 掘进机;截割头;优化设计;变差系数;比能耗中图分类号:TD421.5 文献标识码:AOptimized Design of Kinematic Parameters ofCutting Head for RoadheadersZ H AN G Xin,LI Xin-p ing(College of M echanical and Electronic Eng ineering,ShandongU niversity of Science and Technology,Tai an271019,China)Abstract: According to the mechanics model of single pick,the mathematic model of optimized design based on load torque fluctuation and specific energy consumption of cutting head is built to search optimum kinem atic parameters of roadheader by means of computer simulation.The optimum design program is developed based on series quadratic prog ramming(SQP)optimum method.The optimum design example shows that the variation coefficient of load torque acting on cutting head is decreased13.9%,and specific energy consumption is low ered 16.9%,w hich efficiently improves the load characteristic of cutting motor and increases the ratio of energ y utilization.Keywords: roadheader;cutting head;optimized design;v ariation coefficient;specific energ y consumption掘进机的截割头所消耗的功率占整个掘进机功率的60%以上。
掘进机截割头的优化设计
掘进机截割头的优化设计作者：李龙来源：《科技探索》2014年第02期摘要：通过改变截割头的形状、截齿排列，来改善截割头的性能。
关键词：掘进机截割头截齿排列1 概述：掘进机作为巷道掘进设备，在矿山开采中起着重要的作用，截割头是掘进机的重要组成部分，在截割过程中，消耗整机的大部分功率。
截割头结构复杂，装配参数较多，这些参数直接影响截割头性能。
掘进机截割头在使用过程中，发现截割头有偏磨现象，截齿磨损严重，截齿更换频繁，有时还必须补焊齿座，截割头螺旋叶片和尾部磨损快等问题。
严重影响掘进机的截割性能。
分析原因：影响截齿和齿座磨损的因素主要有材料的耐磨性能，截割头外形及外径、截齿的形状及排列，内喷雾系统，截割岩石的地质条件和使用操作等，尤其是截齿排列对截齿磨损和截割头效率有很大影响，介绍图解法分析截齿排列。
2 几何参数2.1 外形尺寸的确定根据EBZ-160掘进机截割范围及效果的原则，截割头的最大外径D=1120mm，总长度为L=900mm。
2.2 截齿数量的确定根据资料查找及截割头的最大长度来确定截齿数为36个。
2.3 截齿在截割头上的仰角a的确定该截割头上的仰角对整机的截割效率和截齿的磨损起决定性的作用。
为了达到最佳的截割力传递，截齿安装的范围一般取a=45一48°，在此取a=46°。
2.4 螺旋线头数的确定为了使该截割头既有较强的截割力，又能较顺利地排屑，将截齿排列呈螺旋线状，因单头螺旋升角过小，排屑困难而不能选取，故选择双头螺旋排列。
3 截齿的布置方法3.1 设计原则3.1.1沿截割头体的轴线采用等间距均匀布置。
该间距称之为截距t，一般推荐取值范围为：t=20～50mm。
它与煤岩性质有关，截割硬度低的煤层时取大值，截割硬岩时取小值，中硬煤岩层，一般取t=25mm。
该，保证截割平稳，保证每个单齿等均匀磨损。
3.1.2沿截割头体的周向采用等角度均匀布置。
该角度称之为周向角θ，其原因、布置方法和目的与上述相同，它与布置的总截齿数相关，一般推荐取值范围为：θ=10°左右。
掘进机截割头设计解析
掘进机截割头设计解析【摘要】在大型施工活动中，都需要借助掘进机才能够顺利推进工程进度，而截割头又是掘进机的重要组成零配件，它被用来打通和破碎坚固的地质岩层。
经过多年的施工经验，本文发现影响岩层切割效率的因素十分多样化，因此必须做好截割头的设计工作，以提高其在实际工作中的使用寿命和工作效率。
本文针对如何改进截割头的工作性能提出了几点建议和措施。
【关键词】掘进机；截割头；设计悬臂式掘进机是当前最先进的一种工程设备，它具备切割、装载、运输、搬运、调度和清除场地的多种复合功能。
因此，它的内部结构也十分复杂，主要由切割头、液压器、装载头、动力系统、传动系统、控制系统等重要功能配件构成。
作为掘进机的重要工作部件，切割功能主要依靠切割刀、液压臂、动力传动器、升压器、动力电源等共同配合来完成。
切割机在正常工作时，主要是利用切割头的前后运动和切割液压臂的纵向或横向摆动带动切割刀来完成切割。
截割部在正常运转时，切割头的运动主要是依靠驱动电源带动液压臂运动来实现，装在切割头上的刀片获得足够的力将坚硬的岩层破碎。
如果需要推进切割深度，可以通过机械的动力系统朝前驱动来实现。
切割机头被安装在能够自由转动的操作平台上，这样就可以利用操作平台连接的两个回转液压缸提供的动力来完成各种切割动作，通过这种动力设计，能够帮助切割机头实现多种工作角度变换，因此可以为操作人员提供多种切割方案。
掘进机的工作效率主要取决于截割头的设计，截割头要求各截齿负荷均匀，切割平稳，摆动小；截割比能消耗低，截齿消耗少；切割效率高，产生粉尘量小。
1设计简述截割头的主要参数包括：截割头的长度、直径、锥角、螺旋叶片的头数与升角、截线间距等，这些参数直接影响掘进机的截割性能。
1.1截割头的长度截割头的长度不仅与截割阻力的大小有关，还影响机器工作的循环时间和生产率。
因此，必须合理地选取截割头的长度。
由于工作面煤壁附近的煤岩有压张效应，在压出带范围内，煤岩的抗截强度明显减弱，截割能力和单位能耗降低。
纵轴式掘进机截割头的设计
工 业 技 术
Ｎｅ Ｗ Ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ￣ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ掘进 机截割头 的设 计
廉 浩 冯 健
（ 北 方重 工集 团有 限公 司。辽 宁 沈阳 １ １ ０ １ ４ １ ）
摘 要： 本 文介 绍 了纵轴 式掘 进机 截割 头 的设计 原 则 ， 讨论 了提 高截 割 头截割 效 率的合 理 方案 ， 提 供 了设 计 用的主要 数据 。 关键 词 ：截割 头 ；设 计原 则 ；截割 效率 中 图分 类号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ 文 献标 识码 ：Ａ
１概 要
３ ． ２ ． １ 外 形
截割力 矩 为 ：
Ｍ Ｃ ＝９５ ５ ０×Ｎ
本 文 以纵 轴 式 掘 进 机 的 截 割 头 为研
究对 象。截割头是掘进机 的关键部件 ， 它 直 接参 与对 工 作 面 的掘 进 工 作 。 其设
计 参 数较 多 ，这 些 参 数 之 间 互 相影 响 和 制 约 ， 同时 截 割 头 的 设 计 质 量 的好 坏决 定 了 掘进 机 整 机 的截 割 性 能 ，这对 截割 头 的使 用 寿命 ，以 及 整 机 的 稳 定性 和 可 割头 自身主轴转动就形成 了截割头的空 靠 性都 有 着直 接 的影响 。 问曲面轮廓。 ２工作 原理 ３ ． ２ ． ２ 组 成 纵 轴 式 掘 进 机截 割 头 主 要 由截 割 头 掘 进 机 的工 作 过 程 是 ：操 纵 行 走机 构 向工 作 面推 进 ，使 截 割 头 在 ｌ Ｔ作 面 的 体 、截 齿 、截 齿 座 、螺 旋 叶 片 、喷 嘴 、 左 下 角钻 入 ，水 平 摆 动 油 缸使 截 割 头横 耐 磨 块 等 组 成 。在 截 割 头 体 上 焊 接 螺 旋 向截 割 到 巷 道 的右 侧 。 然 后 利 用 升 降油 叶 片 ，将 截 齿 座 按 照 设 计 要 求 焊 接 在 螺 缸 把 截 割 头 上 升 接 近 等 于 截 割 头 直 径 的 旋 叶 片 上 ，截齿 安 装 在 齿 座 里。 喷 嘴 的 距离 ，并使截割头 向巷道左侧截割。如 位 置 指 向截 齿 齿 尖方 向 ，这 有 利 于 在 截 此 往 复 截 割 运 动 ，截 割 头 就 可 以完 成 整 割 时 对 工 作 面 的 灭尘 。因 为 煤 岩 体具 有 个 工 作 面 的截 割 。 当 然 掘 进机 的截 割方 磨蚀性 ，所 以在截割头体上焊接耐磨块 式 与掘 进 巷 道 断面 的大 小 ，形 状 ，煤 岩 的分 布情况 有关 。 在截 割头 截落 煤岩 后 ， 由装 运 机 构 将 其 装 进 掘 进 机 中 间 的输 送 机 构 ，再最 终 装进 矿 车 或 巷道 输 送 机 。 因此 ，纵 向 截 割 头 通 常 的 截割 过程 可 以 总 结 为 纵 向钻 进 、水 平摆 动截 割 和垂 直 摆 动截 割三 种工 作方 式 。 ３ 结 构研 究 ３ ． １ 影 响设计 的 因素 如果能保证在旋转截割的过程中， 使 参 加 截 割 的 每 个 截 齿都 截割 相 同大 小 的煤岩 ， 让 各截 齿 的受力 相等 、 运 行平 稳 ， 来进 行保 护 。 ３ ． ２ ． ３尺寸 参数 掘进 机截 割头 的尺 寸参 数 主要 包 括 ： 截 割 头 长 度 、截 割 头 直 径 、螺旋 头数 和 升 角等 。 （ １ ） 截 割头 长度 纵 轴式 掘进 机 截 割 头 的 长 度 是 指从 截 割头 顶 端到 底端 在 轴线 方 向上 的距 离 。 截 割 头设 计 的过 长 ，截 齿 的 截 割 阻力 增 大， 导致 截 割机 构的摆 动速 度受 到影 响 ， 截 割 能 耗 也会 增 加 ，如 果 截 割 功率 不 相 适 应 会 影 响 掘 进 速度 。反 之 ，截 割头 长 并 且 产 生 的磨 损 也 基 本 相 同 ，这 样 的截 度 过 短 时 ，虽 然 可 以 充 分 利 用 自由 面 和 割 头 设 计 是 最 理 想 的 。但 是 有 很 多 因素 地 压 的 作 用 ，减 小 截 割 阻 力 ，但 是 截 割 截 割的工 作循 环次 数加 大 ， 影 响 截 割 头 的 设 计 ，主要 有 以下 几 个 方 时 间会加 长 。 面： 使得生产效率降低。所以在截割 头长度 （ １ ） 煤 岩 自身 的性 质 ，主要 有抗 截 的设 计 中 ，应 予 以综 合 考虑 。 （ ２ ）截割 头直 径 强度 、硬度 、磨蚀 性 、坚 固性 系数 等 ； 截 割头 的直 径 主 要 影 响 掘进 机 的截 （ ２） 截 割 头 的结构 参 数 ，主 要有 截 割力 和＿ Ｔ作循 环时 问 。 截割 头直 径过 大 ， 割 头的几 何形 状 、 外形 尺 寸 、 截齿 排列 、 截齿 数量 以及 截线 间距 等 ； 则 切向截割力降低 ，当截割力 降到低于 （ ３） 截 割 头 的工艺 性 参数 ，主要 有 煤 岩 的截 割 阻力 时 ，截 割头 就 无 法 正 常 摆 动 速 度 、截割 头转 速 、切 削 厚 度 、切 工 作 ；而 当 截 割 头 直 径 太 小 ，截 割 头 切 削深 度等 。 向截割力增大 ，但 是由于掘进机截割 的 在 截 割 头 的设 计 上 ，这 些 因素 的 影 循 环 时 间变 长 ，同 样影 响掘 进 机 的掘 进 响 并 不 是 孤立 的 ，它 们 之 间 相 互 关 联 和 速 度 。当截割 功率 和截 割头 转速 一定 时 ， 单 个 截 齿 的平 均 截 割 力 受 到截 割 头 直 径 制约 。
EBZ260B型掘进机截割头优化设计
EBZ260B型掘进机截割头优化设计作者：宋玉琛来源：《中国科技纵横》2012年第08期摘要：我公司生产的巷道掘进机,截割头与截割臂是采用花键的形式联接在一起的,使用螺栓进行固定。
截割头与截割头轴分别加工出内花键和外花键,再在截割头轴轴端加工出螺纹孔,用螺栓把截割头固定在截割头轴上。
关键词：掘进机截割头整体强度优化设计1、前言在装配截割头时,截割头与截割头轴上的花键和螺纹孔要同时对正才能安装上,所以在装配时操作起来很困难,同时截割头内腔体很深,在加工内花键时也存在很大的困难,第三,截割头与截割头轴上的花键时常发生挤压损坏的现象,基于以上三种原因我决定改进我公司掘进机截割头联接形式。
2、掘进机选型对于我们设计者来说,一个好的设计也是在不断的完善中完成的。
我公司设计生产的EBZ260B型掘进机也衍生出一系列机型,既有重大改进的改型换代产品,也有用户要求的个性化设计。
由于EBZ260B型掘进机是我公司销售最好的一款机型,改善其缺陷能做到精益求精,使我公司的主打产品获得更好的口碑,从而占领更大的市场份额。
3、截割头优化设计概述设计者对产品的设计、生产、装配、安装等都要熟悉,最好能了然于胸。
作为设计者我每次下车间服务的时候总能发现一些设计时存在的不足之处,而这些不足之处在用户使用时就会造成或大或小的麻烦。
我公司生产的EBZ260B型掘进机截割头在装配时就存在与截割头轴对中性不好的问题,而截割头体的内花键处于腔体深处,加工时也存在很大的困难,同时截割头体的花键在使用时也存在挤压变形的现象,基于以上三点原因,对EBZ260B截割头进行以下三方面进行优化:(1)取消截割头上的花键及螺栓孔;(2)在截割头内大端面增加2个平键及18个M30螺栓孔;(3)在浮动密封架上增加内花键。
4、截割头的优化设计措施4.1 措施一:取消截割头上的花键及螺栓孔取消截割头体上的内花键,截割头与截割头轴采用轴孔配合,与截割头和截割头轴的花键配合相比安装要容易的多;4.2 措施二:在截割头内大端面增加2个平键及18个M30螺栓孔在截割头内大端面增加2个平键,其好处有两方面,其一是两平键与花键相比,加工非常容易,其二,在截割头体的大端面安装平键,受力半径要大得多,相同扭矩下平键的受力要小得多。
EBZ-135掘进机截割头结构优化设计
Ａ ｃｒｉｇｔ ｔｅｌ ｄｎ ｏ ｄ ｉ ｓ ｈ ｕｔ ｇｌ ｅｓａｅｏ ｅｐ ｋ ａ ｐ ａ ｄ ｄｕｔ ｎ ｐｉ ｉ ｄａｄｔｕ ｅ ｃｏ ｎ ａ ｉ ｃｎ ｉｏ ，ｔｅ ｔｎ ｎ ｃ ｆｈ ｉ ｓ ｓ ｅ ｅｔ ｌ ａｊｓ ｄａｄｏｔ ｚ ｎ ｓｈ ｄ ｏｈ ｏ ｇ ｔｎ ｃ ｉ ｉ ｐ ｔ ｃ ｗ ｒ ｅｙ ｅ ｍ ｅ ｈ ｔ
ｃ ｔ ｎ ｅ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｃ ａ ｎ ｏ ｋ Ｔ ｅ ｌａ ｓｏ ｈ ｕｔ ｇ ｈ ａ ｎ ａ ｈ ｐｃ ｅｅ ｏ ｔｉｅ ｒｍ ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｕｔ ｇｈ ａ ｎ ｈ ｏ ｌａ ｄ ｒｃ ． ｈ ｏ ｄ ｆｔｅ ｃ ｔｎ ｅ ｄ ａ ｄ ｅｃ ｉｋ ｗ ｒ ｂａｎ ｄ ｆ ｉ ｉ ｏ ｔｅ ｓｍｕａｉ ． ｏ
截 齿 受力不均 的 问题 ，用 Ａ Ｓ Ｓ Ｌ Ｎ Ｙ ／ Ｓ—Ｄ Ｎ ０ ０软 件建 立 了截 割 头和 煤 岩 的数 值模 拟 模 型 。通 Ｙ Ａ１． 过仿 真得 到 了截 割 头和各截 齿 的 受力 。再根 据 受 力情 况 ，反 复 调整优 化 了截 齿截 线间距 ，使得 截 割 头和各截 齿所 受 力的差 异 系数 趋 于平衡 。 同 时，差异 系数 的减 小 ，使掘 进机 的振 动得到 了有 效 控 制 ，截割 性能 明显提 高。
ｐ ｏ ｌｍｓ ｏ ｅ ｈ ｇ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｕ ｔ ｇ ｈ ａ ｎ ｈ ｎ ｖ ｎ ｌａ ｎ ｔｅ ｃ ｔ ｎ ｉｋ ｘｓｅ ｎ ｔ ｅ Ｅ ｒ ｂｅ ｆｔ ｉ ｈ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｅ ｅ ｏ ｄ ｏ ｈ ｕ ｔ ｇ ｐ ｃ ｓ ｅ ｉ ｄ ｉ ｈ ＢＺ 一 １ ５ ｈ ｏ ｉ ｉ ｔ ３ ｍａ ｈ ａ ｅ ． Ｔ ｅ ＡＮＳ ／ Ｓ — Ｄ ｄ ｅｄ ｒ ｈ ＹＳ Ｌ ＹＮＡ１ ． ０ ｓ ｆ ａ ｅ ａ ｐ ｌ ｄ ｔ ｓａ ｌ ｈ ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉａ ｓ ｌｔ ｎ ｍｏ ｅ ｓ ｏ ｈ ０ ｏｔ ｒ ｗ ｓ ａ ｐ ｉ ｏ ｅ ｔ ｂｉ ｈ ｕ ｒ ｌ ｉ ａ ｉ ｄ ｌ ｆ ｔｅ ｗ ｅ ｓ ｃ ｍｕ ｏ
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掘进机截割头的优化设计
摘要：通过改变截割头的形状、截齿排列，来改善截割头的性能。
关键词：掘进机截割头截齿排列
1 概述：
掘进机作为巷道掘进设备，在矿山开采中起着重要的作用，截割头是掘进机的重要组成部分，在截割过程中，消耗整机的大部分功率。
截割头结构复杂，装配参数较多，这些参数直接影响截割头性能。
掘进机截割头在使用过程中，发现截割头有偏磨现象，截齿磨损严重，截齿更换频繁，有时还必须补焊齿座，截割头螺旋叶片和尾部磨损快等问题。
严重影响掘进机的截割性能。
分析原因：
影响截齿和齿座磨损的因素主要有材料的耐磨性能，截割头外形及外径、截齿的形状及排列，内喷雾系统，截割岩石的地质条件和使用操作等，尤其是截齿排列对截齿磨损和截割头效率有很大影响，介绍图解法分析截齿排列。
2 几何参数
2.1 外形尺寸的确定
根据EBZ-160掘进机截割范围及效果的原则，截割头的最大外径D=1120mm，总长度为L=900mm。
2.2 截齿数量的确定
根据资料查找及截割头的最大长度来确定截齿数为36个。
2.3 截齿在截割头上的仰角a的确定
该截割头上的仰角对整机的截割效率和截齿的磨损起决定性的作用。
为了达到最佳的截割力传递，截齿安装的范围一般取a=45一48°，在此取a=46°。
2.4 螺旋线头数的确定
为了使该截割头既有较强的截割力，又能较顺利地排屑，将截齿排列呈螺旋线状，因单头螺旋升角过小，排屑困难而不能选取，故选择双头螺旋排列。
3 截齿的布置方法
3.1 设计原则
3.1.1沿截割头体的轴线采用等间距均匀布置。
该间距称之为截距t，一般推荐取值范围为：t=20～50mm。
它与煤岩性质有关，截割硬度低的煤层时取大值，截割硬岩时取小值，中硬煤岩层，一般取t=25mm。
该，保证截割平稳，保证每个单齿等均匀磨损。
3.1.2沿截割头体的周向采用等角度均匀布置。
该角度称之为周向角θ，其原因、布置方法和目的与上述相同，它与布置的总截齿数相关，一般推荐取值范围为：θ=10°左右。
3.2截齿的布置
1）图解法求解螺旋线上布齿坐标的方法
目前螺旋线上布齿坐标的求解，使用图解法（如图1-1）
具体介绍如下：
（1）如图1-1a所示，根据截割头体的结构和尺寸，绘制截割头体的外形，并建立相应的坐标系统，依据总截齿数求解轴向截距：
其中：t为轴向截距，单位：mm；
L为截割头体的长度，单位：mm；
ι为截割头体的上安装端齿的轴向距离，单位：mm；
N为总截齿数，单位：个。
依据（1）式求出的轴向截距t，按等截距的设计原则，按照截齿的编号，在对应的位置分别作X轴的垂线，可得一系列的与截割头体轮廓交点，交点到X 轴的距离即为截面圆半径，说明该号的截齿将布置在该截面圆周上，与X轴交点到原点的距离即为该号截齿的X坐标值。
（2）如图1-1b所示，用上面所求出截面圆半径，绘制截面圆的投影。
（3）依据总截齿数求解周向角θ：
其中：θ为周向角，单位为：°；
N为总截齿数，单位：个。
依据（2）式求出的周向角θ，按等周向角的设计原则，如图1-1b所示，按照截齿编号，分别对应作出周向角θ，可求解出各截面圆的交点，此位置即为该号截齿在对应截面圆上的轴向位置，其距X轴的垂直距离即为该号截齿的Y坐标值。
（4）将上述的交点，利用autoCAD的尺寸测量功能，可直接读出所有截齿的在截割头体上的安装位置坐标，用表格列出（如表1-2）。
（5）截割头轴向位置图：（如图1-3）
4.结束语：
合理的截齿排列，不仅让截割头能够改善截齿受力，减少截齿和齿座的消耗，而且减轻截割头叶片和头体的磨损，改善掘进机的截割性能。
参考文献：
[1]李晓豁，李贵轩.掘进机纵向截割头的优化设计[J] .矿山机械，1993.21（7）；2-7.
[2]郭武，王凤林.掘进机截割头的改进[J].煤矿机电，2006，27（8）.
[3]张鑫，杨梅.掘进机截割头截齿排列研究[J] .煤矿机电，2005（4）.。