螺旋鉆采煤機鉆頭布齒及其截割過程動力學(xué)分析.pdf

1、螺旋鉆采煤機無人工作面采煤法是薄與極薄煤層開采最為有效的方法，具有回采工藝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、自動化程度高、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、安全性好等特點。螺旋鉆頭作為螺旋鉆采煤機的工作裝置，是采煤機最核心的部件，其設(shè)計直接關(guān)系到采煤機的破煤效果和生產(chǎn)效率，是采煤機開發(fā)最為重要的關(guān)鍵技術(shù)。
　　針對目前國內(nèi)采煤機存在的螺旋鉆頭設(shè)計理論的研究較少且大多數(shù)為套用其他類型鉆頭的設(shè)計理論或類比的方法進行設(shè)計的問題，本文圍繞螺旋鉆頭基礎(chǔ)設(shè)計理論，對螺旋

2、鉆頭的結(jié)構(gòu)、截齒分布規(guī)律、截割過程動力學(xué)及其影響因素等關(guān)鍵技術(shù)問題進行了研究。論文的主要工作如下：
　　1）分析了螺旋鉆頭的結(jié)構(gòu)組成及其工作機理，建立了截齒的空間位置表達方法及其運動學(xué)模型，進行了相應(yīng)的Matlab仿真計算，分析了截齒旋轉(zhuǎn)半徑、鉆頭轉(zhuǎn)速對截齒速度、加速度的影響，截齒運動軌跡線的螺距對破煤效果的影響，及鉆頭產(chǎn)生偏移的機理和抑制方法，為螺旋鉆頭布齒設(shè)計及載荷分析提供了運動學(xué)規(guī)律。
　　2）分析了螺旋鉆頭截齒排列特

3、點及其對破煤效果的影響，確立了規(guī)徑齒和中心齒旋轉(zhuǎn)半徑的確定原則，提出了標(biāo)準(zhǔn)切屑厚度徑向排列方法和最佳截距軸向排列方法，并結(jié)合螺旋線布置原則，對截齒進行了徑向、軸向和周向布置，建立了截齒的整體布置模型，并分析了相關(guān)排列布置參數(shù)的選取方法和原則，為鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和載荷分析奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3）研究了螺旋鉆頭破煤機理，建立了截齒及鉆頭平均載荷模型，結(jié)合此模型，運用隨機過程理論和數(shù)理統(tǒng)計方法，建立了截齒及鉆頭的隨機載荷模型，并采用Mat

4、lab對鉆頭隨機載荷進行了模擬計算，得到了鉆頭隨機載荷譜曲線及各項載荷的統(tǒng)計量，其結(jié)果較好的反映了鉆頭載荷的隨機變化過程；同時，分析了四項切削制度參數(shù)對鉆頭載荷以及破煤效果的影響規(guī)律，提出了切屑厚度、截距、鉆進速度及鉆頭轉(zhuǎn)速的選取計算原則。
　　本文有關(guān)螺旋采煤機鉆頭的截齒布局、截割過程動力學(xué)以及截割參數(shù)選取等的研究方法及理論，為螺旋采煤機鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)切削制度參數(shù)的合理選取計算提供了理論基礎(chǔ)，對提高螺旋采煤機的生產(chǎn)效率、突