滚筒采煤机滚筒的参数对块煤率的影响
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作者: 张学芳
摘 要： 采煤机块煤率与截齿的截割厚度、截齿的排列方式、滚筒转速等有很大关系。本文从采煤机滚筒的参数分析中找出了影响块煤率的主要因素，并研究了采煤机滚筒的结构，分析了其各个参数对块煤率的影响，得出了提高块煤率的方法。
关键词： 滚筒采煤机 运动参数 块煤率
1.引言
综合机械化采煤工作面的配套设备之一是采煤机，常用的采煤机是滚筒采煤机。滚筒采煤机的截割部一般包括割煤滚筒、摇臂、固定减速箱等工作机构。割煤滚筒主要承担落煤和装煤任务，是采煤机截割部的主要部件之一。我们要设计一个完善的截割滚筒，应满足这几点要求：
（1）能适应不同的煤层和有关地质条件；
（2）载荷均匀分布，机械效率高；
（3）提高块煤率，减少煤尘。
虽然采用滚筒采煤机可以使回采工作面实现高产、高效、综合机械化。但是滚筒采煤机在生产上主要缺点是块煤率低和工作时粉尘量比较大。较低的块煤率增加了采煤比能耗，工作面粉尘较大，还降低了煤的售价，直接造成煤矿经济效益的巨大损失。因此我们应研究采煤机运动参数对块煤产量的影响。
2.分析
采煤机截割煤的块度的体积与数量和滚筒的截齿的类型与材料，截齿在滚筒上的配置，截齿的尺寸和数目，以及截割厚度有关。
（1）截齿的类型与材料对块煤率有较大的影响。截齿装在螺旋滚筒上，是采煤机截煤的刀具。由于煤质软硬不同和煤层所含夹矸情况不同，截齿截煤时受力就有所不同，从而影响煤的块度和大小。扁形截齿主要适用于各种硬度的煤，对于坚硬煤和粘性煤用扁形截齿可以提高块煤率；而镐形截齿在脆性煤和节理发达的煤层中具有较好的截割性能。
（2）截齿在滚筒上的配置对块煤的影响也较大。顺序配置的截齿在截割煤时截齿一个跟着一个，截齿上受到的侧向力较大，适用于硬煤；交错配置的截齿在截煤时，每个截齿在相邻两截齿超前开出半个切削厚度的煤体上工作，截割条件好，截齿不受侧向力，适用于脆性煤。经过分析和实际使用，交错排列截齿的螺旋滚筒产生的块煤率高于顺序排列截齿的螺旋滚筒的块煤率。
（3）截齿的尺寸和数目与煤的块度有较大的关系，截齿的数量应根据煤质情况来确定，对于截割性能好的煤层，截齿的安装数量为每平方米为6―10个。截齿的安装尺寸应考虑脆性煤和粘性煤，用截距与截割深度的比值来考虑脆性煤与粘性煤，如果截距与截割深度的比值过小，会减小块煤率，使煤层增多，不利于生产；比值过大，会使齿座、螺旋叶片过早磨损，降低滚筒的使用寿命。经过实验可知脆性煤一般在2―2.5，粘性煤在1―1.5，在此范围内落煤效果较好。
（4）截割深度与煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性支架移架布距有关，在薄煤层中由于工作条件困难，采煤机牵引速度受到限制。为了提高块煤率，降低煤尘，保证适当的生产率，宜用较大的截深。但是过大的截割深度会使截齿急剧磨损，单齿截割力、悬长深度也相应增加，使截齿的受力条件变坏，同时也降低了截齿的使用寿命。据实验结果得知：在薄煤层中宜采用较大的截深，截深为（0.8―1.0m）时块煤率较高;反之，在厚煤层中，由于受输送机能力和顶板易冒顶片帮条件的限制，宜用较小的截深。
（5）为增大快块煤率，减少煤尘生成，也可以采用双行星传动截割头，适当降低滚筒转速，使其转速在22―24r/min，以增大块煤率，减少二次破碎；或增大截距以使块煤率增加。滚筒截距上还可以采用碟形端盘开窗口，轮毂采用锥形或指数曲线形，以使截落的煤快速排出，从而减少二次破碎。还可以在螺旋叶片上采用盘形滚刀，采用抽风和吸尘滚筒。还可以加设高压水射流喷雾装置，即在采煤机上加装增压水泵（60―70kW），使喷雾水压达到１８Mpa以上，流量达到140L/min以上，这样可有效降低煤尘和防止截割时产生火花。另外减少喷雾喷嘴的直径，可形成高压射流，起到辅助切割作用，以减少截齿受力，降低能耗。同时还可加设流量压力自动控制型水泵，使采煤机滚筒只在截割煤时喷雾洒水，以节约水能源。
（6）改进滚筒材质和结构，即采用国际最新耐磨合金钢板制造滚筒，以提高其刚度、强度和耐磨性，同时加大轮毂板厚度和叶片板厚度。或者可以采用适当引进国外成型高强度滚筒。
（7）增大截煤深度。截深在750mm以上方能称为大截深，由于加大了截深，相应的滚筒轴、轴承和摇臂强度也应加大，同时适当增大螺旋叶片的升角（一般≥20°），以改善装煤效果。还应采用强力截齿。由于速度加大，截齿的切削厚度增大，可采用齿伸较长（120mm―150mm）、大断面齿柄、硬质合金片厚度达18ram以上的强力截齿，同时加大齿座尺寸和强度。这样可以减少截齿数，降低截齿消耗，增大块煤率和降低煤层。
3.结语
本文分析了滚筒采煤机滚筒的参数对不同块煤产量的影响，为合理确定机器的运动参数、设计参数、提高块煤产量和煤炭生产的经济效益提供了理论依据。
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