采煤機滾筒螺旋葉片磨損的影響因素分析

李 斌

（潞安化工集團漳村煤礦， 山西 長治 046032）

引言

采煤機是礦井開采中不可或缺的關鍵設備，主要組成構件有牽引部、截割部、電氣控制系統(tǒng)、液壓部以及其他輔助配置等，牽引部主要作用就是實現(xiàn)采煤機的循環(huán)往復動作，而采煤機的截割效率就與牽引速度的大小密切相關；截割部是采煤機的最關鍵構件，主要負責切割煤巖并完成落煤動作；電氣控制系統(tǒng)是采煤機的主要動力源，控制著采煤機的開停機、牽引速度大小調(diào)節(jié)、搖臂升降等，同時，還可以起到過載保護的作用；液壓部主要工作就是調(diào)高采煤機搖臂滾筒；其他輔助裝置相互配合工作，實現(xiàn)開采作業(yè)的平穩(wěn)運行[1]。其中，螺旋滾筒作為采煤機的工作部件，由葉片、筒轂、截齒、齒座和端盤等部件組成，葉片的主要功能是裝煤動作，因此，采煤機滾筒螺旋葉片在裝煤進程中有著重要作用。由于在煤礦開采中，煤巖通常都會含有夾矸、斷層等復雜情形，造成采煤機滾筒不同程度的磨損[2]，因此，本文針對性地分析煤巖特性、牽引速度、滾筒轉(zhuǎn)速及葉片螺旋升角4 個因素對采煤機滾筒葉片磨損的影響，進而確定合理的參數(shù)范圍，降低采煤機滾筒葉片磨損，延長滾筒的使用壽命，提高采煤機的生產(chǎn)效率。

1 不同因素對采煤機滾筒螺旋葉片磨損的影響分析

1.1 煤巖特性對采煤機滾筒葉片磨損的影響分析

采煤機滾筒截割的直接對象就是煤巖，煤巖顆粒的形狀大小、密度和硬度都會影響滾筒葉片的磨損，尤其是采煤機滾筒的磨損程度隨煤巖硬度的增大而急劇增大。對于含不同夾矸的煤巖來說，其形狀大小、密度等在單一或多種因素作用下，采煤機滾筒會產(chǎn)生不同程度的磨損[3-4]，本文主要選取分析的是煤巖堅固性系數(shù)對滾筒葉片磨損的影響。

當采煤機滾筒轉(zhuǎn)速是92r/min、牽引速度是4m/min、葉片螺旋升角是13°時，分析煤巖不同堅固性系數(shù)1.4、3.5、5.1、6.8、8.4 五種參數(shù)下，采煤機滾筒葉片的磨損情況，得到圖1 所示的關系圖。

圖1 不同煤巖堅固性系數(shù)對采煤機滾筒葉片磨損的變化關系

由圖1 可知，隨著煤巖堅固性系數(shù)的增大，采煤機滾筒葉片磨損程度越嚴重。且當煤巖堅固性系數(shù)是8.4 時，采煤機滾筒葉片磨損量最大，值為0.9938mm。

1.2 滾筒轉(zhuǎn)速對采煤機滾筒葉片磨損的影響分析

在上述研究的基礎上，選取煤巖堅固性系數(shù)是3.5、牽引速度是4 m/min、滾筒螺旋升角是13°條件下，分析不同滾筒轉(zhuǎn)速72 r/min、82 r/min、92 r/min、102 r/min、112 r/min 五種參數(shù)下，采煤機滾筒葉片的磨損情況，得到如圖2 所示的關系圖。

由圖2 可以看出，當采煤機牽引速度、螺旋升角不變的前提下，滾筒葉片磨損程度隨滾筒轉(zhuǎn)速的增加而逐漸減小。當滾筒轉(zhuǎn)速是112 r/min 時，磨損量最小，值為0.258 1 mm。當增大滾筒轉(zhuǎn)速時，同樣也增大了滾筒截齒的破碎能力，反而減小了滾筒的切削厚度、降低煤巖的塊度，使小煤巖顆粒對滾筒葉片的磨損也降低；另一方面，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的增大，窄的滾筒葉片會快速將截割的煤巖拋向采空區(qū)，使?jié)L筒葉片的承載量降低，縮短滾筒與煤顆粒的接觸時間，從而使?jié)L筒葉片的磨損程度也降低。

圖2 不同滾筒轉(zhuǎn)速對對采煤機滾筒葉片磨損的變化關系

1.3 牽引速度對采煤機滾筒葉片磨損的影響分析

選取煤巖堅固性系數(shù)是3.5、滾筒轉(zhuǎn)速是92 r/min、滾筒螺旋升角是13°條件下，分析不同牽引速度2 m/min、3 m/min、4 m/min、5 m/min、6 m/min 五種參數(shù)下，采煤機滾筒葉片的磨損情況，得到圖3 所示的關系圖。

圖3 不同牽引速度對采煤機滾筒葉片磨損的變化關系

由圖3 可得出，隨著牽引速度的增大，滾筒葉片磨損程度越嚴重，葉片磨損最大值是0.653 6 mm，最小值是0.098 5 mm。這主要是因為隨著采煤機牽引速度的增大，滾筒的切削厚度也隨之增大，使落煤量增大，加重了葉片間的煤顆粒擁擠摩擦作用，所以，葉片的磨損程度也會增加。

1.4 螺旋升角對采煤機滾筒葉片磨損的影響分析

采煤機滾筒葉片的主要作用就是裝煤，因此，葉片螺旋升角會嚴重影響采煤機的性能，當葉片螺旋角發(fā)生改變時，其對煤顆粒形成的作用力也將發(fā)生改變，進而出現(xiàn)不同程度的磨損。

當采煤機煤巖堅固性系數(shù)是3.5、滾筒轉(zhuǎn)速是92 r/min、牽引速度是4 m/min 條件下，分析不同葉片螺旋升角10°、11.5°、13°、14.5°、16°五種參數(shù)下，采煤機滾筒葉片的磨損情況，得到圖4 所示的關系圖。

圖4 不同螺旋升角對采煤機滾筒葉片磨損的變化關系

由圖4 可以看出，隨著葉片螺旋升角的增大，滾筒葉片磨損程度加重。當螺旋升角是16°時，滾筒葉片的磨損最嚴重，最大值是0.702 0 mm；當螺旋升角是10°時，葉片磨損最小，最小值是0.108 5 mm。

2 結論

1）隨著煤巖堅固性系數(shù)的增大，采煤機滾筒葉片磨損程度越嚴重。

2）滾筒葉片磨損程度隨滾筒轉(zhuǎn)速的增加而逐漸減小。

3）隨著牽引速度的增大，滾筒葉片磨損程度越嚴重。

4）隨著葉片螺旋升角的增大，滾筒葉片磨損程度加重。

5）綜合可知，滾筒轉(zhuǎn)速對滾筒葉片磨損影響最大；螺旋升角對葉片磨損影響較小，煤巖堅固性系數(shù)和牽引速度對葉片磨損影響相比較小。