采煤机滚筒d技术改造

采煤机滚筒的技术改造摘要本文结合工作实践，根据煤质状况，分析影响采煤机滚筒使用效果的设计参数，对提高截割块率、装煤效果、结构强度和延长使用寿命进行优化改造。关键词螺旋滚筒；技术改造；采煤比能耗采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，截齿装在焊于螺旋叶片上的齿座套中，工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面输送机。对螺旋滚筒的技术改造的基本要求是：采出的块煤要多，产生的煤尘要少，即截割比能耗要低，截割阻力和牵引阻力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现，采煤机的生产率就可以提高。1螺旋滚筒技术改造的理论基础影响滚筒截割块率的因素很多，除煤质本身的性能特点外，主要受滚筒设计方面的截齿数量（m）、截距（t）和工作过程中切削厚度（h）影响，造成采煤的一次破碎。另外，滚筒在装煤过程中，由于煤炭的相互挤压，容易造成二次破碎。因此在螺旋滚筒的设计中，应从这两个方面进行考虑，通过优化设计和改造，选择逼近理想的参数，才能达到提高块率，提高装煤效果的目的。1）截距的影响。在切削厚度保持不变的条件下，当增大截距时，由于切削断面增大，而相邻截槽的相互影响减弱，截割阻力（Z）随着增大。当截距增大到（5～6）h后，相邻截槽的影响已减弱到可以忽略，截距再增大，截割阻力也增加得很小。截割比能耗（HW）在截距为（1～1.4）h时最小，这个截距（topt）被认为是最佳截距。当截距小于最佳截距时，由于切削断面太小，截割比能耗较高，且截距越小，截割比能耗越高。当截距大于最佳截距时，因相邻截槽的相互影响减弱，截割阻力增大，故截割比能耗反而增大，并趋于某个极限值。2）采煤比能耗与切削厚度的关系。当截距为对应最佳截距时，截割比能耗与切削厚度的关系如图1中的曲线Ⅱ。因为具体滚筒的截距是固定的，不可能随着切削厚度改变，因此其截割比能耗曲线Ⅱ只能在某一点上与曲线Ⅰ重合，在其它切削厚度时截割比能耗将大于曲线Ⅰ的对应值。同时，当平均切削厚度增大时，由于循环煤增多，装煤比能耗也相应增多（曲线Ⅲ）。曲线Ⅱ与曲线Ⅲ的叠加，即是滚筒采煤比能耗（曲线Ⅳ）。采煤比能耗和极限切削厚度一般由滚筒的结构和参数所决定。受截齿伸出长度和采煤机稳定性的限制，平均切削厚度小于极限切削厚度，采煤比能耗则大于理论的最佳值。平均切削厚度2技术改造的几点做法2.1提高截割块率的措施针对采煤机螺旋滚筒，在要求提高采煤块率的设计时，主要应从截齿形状的选择、截齿的数量和截线距三个方面加以考虑。1）截齿的选择。采煤机螺旋滚筒采用的截齿，基本可以分为两大类：扁截齿和镐型截齿。扁截齿前面是平的，截刃是直的，虽然硬质合金片镶焊的比较牢固，但因截刃和侧刃不锋利，截割阻力较大，齿身受到的弯矩较大，采煤块率低，生成粉尘较多。镐型截齿的优点是：齿身不易折断，齿座与叶片的连结长度较大，故强度好；内喷雾时截齿前面能得到有效的喷射，有利于灭尘；工作时截角较小，齿身受到的弯矩较小，有利于降低比能耗；形状简单，制作方便。因此，选用镐型截齿。经井下实际使用，在提高块率和降低粉尘方面取得了较好的效果。2）减少采煤机滚筒的截齿数量，增大截距。采煤机滚筒截齿由原来的32齿减少到24齿，端盘12齿，其截齿安装倾斜角度分别为45°齿5个，30°齿3个，15°齿1个，10°齿1个，0°齿1个，-5°齿1个。三个螺旋叶片上每片4齿，12个齿中-5°齿2个，-10°齿10个。叶片上截齿的负角度安装用来平衡滚筒割煤时的轴向力。同时该方式可以造成滚筒在进给时，截齿两侧的截割阻力不平衡，产生转动，截齿自转自锐，可以减少齿尖被磨偏而早期失效。将叶片截距由原来的34mm增大到40mm，以提高滚筒原煤开采块率。3）采煤机滚筒截齿布置采用一线一齿的方式。采用该方式可增大单齿截割面积，提高滚筒截割块率。为解决叶片齿与端盘在滚筒圆周方向上重叠，影响滚筒和工作平衡性的矛盾。采用截齿在滚筒圆周上的均布，叶片非均布，则可解决这一矛盾，这种结构可使滚筒切向力波动系数降低，能最大限度地减少滚筒截齿数，减少截割过程中煤的一次破碎率。2.2提高装煤效果的优化措施装煤的基本过程是螺旋叶片将煤沿滚筒轴向推至输送机旁，然后利用螺旋叶片末端将煤抛到输送机内。根据相关资料的分析，影响滚筒装煤效果的主要因素有：滚筒转速、牵引速度、螺旋叶片升角、滚筒外径和筒体直径等。参照电牵引采煤机滚筒结构，经论证后，将原滚筒筒体的直径由980mm减小到780mm，从而增大螺旋叶片的过煤空间高度和过煤量，提高滚筒的装煤效果，减小了煤炭相互挤压造成的二次破碎。根据理论公式：式中：Q为螺旋滚筒装煤量；D1，D2为叶片直径和筒毂直径；s为螺距；m为螺旋头数；n为滚筒转速，r/min；γ为散体煤容量；ψ为螺旋有效断面的充填系数；K为考虑由螺旋实际装入输送机的煤量的系数。经计算，理论上可增加滚筒装煤量约15.4%。优化设计完成后，滚筒的部分技术参照数如表1。2.3提高结构强度和延长使用寿命的优化改造措施为了保证产品质量，达到部颁标准，制造中完善了工艺措施和工艺装备，主要有以下几点：①采用CO2气体保护焊，具有热量集中、熔池深、焊接强度高的特点。要求螺旋滚筒上的主要承载焊缝必须采用CO2气体保护焊。②螺旋叶片、滚筒端盘采用专用胎具压制而成。为了增加强度，端盘与筒体焊接处，加焊加强筋板。③对截齿、齿座、齿靴等外购件在使用前必须严格检验，把好质量关。为了延长截齿的使用寿命，用于除尘的内喷雾喷嘴位置设计为正对每个齿尖，用来达到冷却截齿的目的。④齿座组焊在专用的胎具上施焊，并及时利用样板截齿检测齿座的焊接位置。焊接时要求对齿座焊缝周围的母体进行预热200℃左右，以减少焊接应力。⑤装载叶片的出口端堆焊90#高铬耐磨焊条，要求硬度达到HRC50左右，增加耐磨性。⑥滚筒焊接完成后，及时利用TZ-21型震动时效装置进行时效处理，以消除或减少焊接应力。3结论①本次优化后的螺旋滚筒主要特点是截齿少，单齿截割面积大，并经工业生产试验证明达到了预期的效果。但也存在着弱点，第一个是由于截齿少，单齿负荷较大。另一个弱点是由于其截线距较大，当叶片上的截齿有一个损掉，而没有及时安装新的截齿时，容易将齿套磨损，所以使用过程中应及时检查截齿是否处于完好状态。②在确定采煤机螺旋滚筒的参数时，应根据所开采的煤层地质条件，煤质特性，有针对性地采取优化措施，提高螺旋滚筒的生产使用性能，充分发挥采煤机综合性能。参考文献[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1997.[2]魏同.总工程师工作指南[M].北京:煤炭工业出版社,1990.