高塊率采煤機(jī)螺旋滾筒技術(shù)改造

許樂

摘要：從提高煤炭產(chǎn)品塊率和裝載效率的目的出發(fā) ，結(jié)合本地礦區(qū)的煤層開采特征 ，對(duì)采煤機(jī)螺旋滾筒的截齒、滾筒結(jié)構(gòu)、工藝措施等幾個(gè)技術(shù)改造的關(guān)鍵部分進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：截齒；塊率；滾筒改造

由于塊煤產(chǎn)品用于化工合成氨造氣優(yōu)于焦碳 ，故市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng) ，經(jīng)濟(jì)效益顯著。多年來 ，企業(yè)一直把提高產(chǎn)品塊率列為生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān) ，其中研究設(shè)計(jì)高效高塊率采煤機(jī)是提高煤炭塊率的源頭和關(guān)鍵。實(shí)踐證明 ，高效高塊率采煤機(jī)滾筒的改造技術(shù)上可行 ，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

一、采煤機(jī)螺旋滾筒截齒技術(shù)改造

1、截齒截入深度

本次研制的采煤機(jī)螺旋滾筒選用鎬形截齒。鎬形截齒刀尖呈圓錐形 ， 刀頭材料為硬質(zhì)合金 ，沒有切削刃 ，利用點(diǎn)擊和尖劈作用來截煤和破煤。采煤機(jī)截煤時(shí)截齒受力簡圖如圖 1 所示。截齒的截割阻力與截齒截入深度成正比。

式中， Z 為截割阻力（N） ； A為截割阻力系數(shù)（N/cm） ；h 為截齒截入深度（cm） 。A 值反映被截割煤的機(jī)械性能。推進(jìn)阻力 Y 是在截齒向煤層推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的 ，主要與截齒的類型、磨鈍程度、截槽形狀和煤的機(jī)械性能有關(guān)。根據(jù)煤層的地質(zhì)條件和要截割煤的機(jī)械性能 ，為了達(dá)到良好的出煤塊度 ， 必須合理確定截齒的截入深度。截齒的截入深度是和滾筒的轉(zhuǎn)速、采煤機(jī)的牽引速度相關(guān)的。為了達(dá)到滾筒高效高塊率截煤的效果 ， 還必須加大單齒截深和切削面積。隨著截齒截入煤體深度的加大 ， 使被截割煤體中包容大量的裂縫 ， 截煤時(shí)煤從裂縫中破碎 ， 相對(duì)減少了截齒的單位能耗 ， 摩擦力在總截割阻力中所占的比重也相應(yīng)減少。俄羅斯柯琴斯基礦業(yè)研究院的研究結(jié)論表明 ， 單齒的截割深度達(dá)50～80mm時(shí) ， 其能耗最低 ， 其單齒切割面積可達(dá)到15～50cm2。在煤質(zhì)許可的條件下， 要達(dá)到高效高塊率的截割目的 ， 單齒截割深度及切削面積應(yīng)最接近或達(dá)到其上限的規(guī)定。根據(jù)上述分析 ， 本次在改造 AM500 采煤機(jī)滾筒時(shí)， 研制了 TG118/ 6130 滾筒 ， 選用伸出長度較大的鎬形截齒J GT35/ 100 。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn) ，表明采煤機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速為 31r/ min ， 推進(jìn)速度為6m/min， 截齒的截入深度最大可達(dá)到80mm ， 單齒切割面積可達(dá)到 36～40cm2， 其截面形狀接近于長方形 ，此時(shí)滾筒具有較好的截割性能和較高的塊率。

2、截齒的排列

滾筒上截齒的數(shù)量和排列方式直接影響截割時(shí)的能量消耗、落煤的塊度和煤塵量的大小。一般采煤機(jī)截煤時(shí)的截割狀態(tài)可以分為4 類 ， 即自由截割、半自由截割、半封閉截割、封閉截割。滾筒斷盤上最里面截齒的截割狀態(tài)是半封閉狀態(tài) ， 所形成的截槽是半封閉式截槽 ， 截齒的側(cè)向力較大。故端盤截齒的排列必須考慮減少截割阻力和截齒的磨損 ， 保證截齒的截割強(qiáng)度 ， 降低截割時(shí)的能量消耗?？梢?，對(duì)端盤截齒的數(shù)量及傾角進(jìn)行優(yōu)選排， 對(duì)提高滾筒的截割能力有積極的效果。本廠在制造 TG118/ 6130 滾筒時(shí) ， 參考了美國凱南麥特公司滾筒的截齒排列 ，太礦制造的MG375/ 8302WD 采煤機(jī)滾筒的截齒排列。端盤均勻布置18個(gè)截齒 ，傾角5～35°， 其中 35°傾角截齒6個(gè) ， 3條螺旋葉片， 每個(gè)葉片分布5個(gè)齒 ， 一條截線1個(gè)齒。太礦 MG375/ 8302WD采煤機(jī)滾筒的截齒排列布置了40個(gè)， 端盤均勻布置21個(gè)截齒， 傾角-2°～45°， 其中45°傾角截齒 6個(gè)， 3 條螺旋葉片分布截齒分別為7個(gè)、6個(gè)、6個(gè)， 也是一條截線1個(gè)齒。

本次研制的 TG118/ 6130 滾筒在此基礎(chǔ)上 ， 結(jié)合本地區(qū)開采煤層的特點(diǎn)和以往的使用情況 ， 把截齒減少到30個(gè)。截齒排列方式是端盤均勻布置17個(gè)截齒 ， 其中 45°傾角截齒 6個(gè)； 25°， 35°傾角截齒

各3個(gè)；-5°，-10°， 0°， 10°， 15°傾角截齒各1個(gè)。采用3條螺旋葉片， 分布截齒分別為 8個(gè)、8個(gè)、5個(gè) ，1條截線1個(gè)截齒的布置形式。按以上技術(shù)改造后 ， 研制的 TG118/ 6130 滾筒和 AM500 采煤機(jī)配套使用反映良好 ，滾筒具有較好的截割狀態(tài)和較高的塊率 ，與改造前的螺旋滾筒相比 ，工作面塊率提高了4 %左右。

二、采煤機(jī)螺旋滾筒結(jié)構(gòu)技術(shù)改造

1、螺旋滾筒直徑 （ Dw）

滾筒直徑也是影響出煤塊度的因素之一。選擇直徑大一些滾筒， 有利于降低臨界轉(zhuǎn)速 ，提高裝煤效果 ，但直徑過大時(shí) ，會(huì)增加能耗 ， 減小煤的塊度。當(dāng)滾筒直徑減小時(shí) ，裝煤效率會(huì)降低。一般采煤機(jī)螺旋滾筒直徑是根據(jù)開采煤層高度確定的。

2、筒體直徑 （Dy）

筒體直徑大小決定于葉片高度 ， 筒體直徑越大 ， 葉片高度就越小 ， 葉片間的煤流有效空間就越小， 容易出現(xiàn)煤流的飽和發(fā)生堵塞現(xiàn)象。因此 ， 從提高滾筒裝煤能力著想， 在保證葉片與筒體的焊接強(qiáng)度 ， 滿足搖臂頭傳動(dòng)裝置的安裝空間的前提下 ，滾筒的筒體直徑應(yīng)取小一些。

3、螺旋葉片的頭數(shù)

螺旋葉片的頭數(shù)決定了螺旋葉片的導(dǎo)程 L ， L= S×m （ 式中 ， S為螺距；m 為葉片頭數(shù)） ， 而導(dǎo)程應(yīng)不小于葉片寬度 B y ，即 L > B y 。因此 ， 頭數(shù)必須滿足 S ×m > B y ， 即 m > B y/ S 。通常葉片的頭數(shù)m = 2～4 ，如果頭數(shù)過多 ，葉片的間距 S減小 ， 煤流空間狹窄 ，將增加阻力和能耗 ，理論上推薦S = 250～400mm。

4、葉片的螺旋角

葉片的螺旋角通常指葉片外徑處的螺旋角，螺旋角是影響滾筒裝煤的決定性因素。一般來說 ， 螺旋角越大 ，排煤的能力也越大 ， 但螺旋角過大時(shí) ，容易引起煤塵飛揚(yáng)。螺旋角過小 ， 葉片的排煤能力小 ， 煤在螺旋葉片內(nèi)循環(huán) ， 造成煤的重復(fù)破碎 ，使能量消耗增大。經(jīng)驗(yàn)表明 ， 螺旋角在 10～24°范圍內(nèi) ，裝煤效果較好。

三、結(jié)論

通過對(duì)采煤機(jī)螺旋滾筒的技術(shù)改造和制造工藝質(zhì)量保證措施 ，工作面生產(chǎn)效率和出煤塊率較改造前都有提高 ， 達(dá)到了技術(shù)改造的目的。實(shí)踐證明 ， 高塊率采煤機(jī)螺旋滾筒的改造技術(shù)上可行 ，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安礦業(yè)學(xué)院主編 采掘機(jī)械[M]北京：煤炭工業(yè)出版社，1981

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