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总第251期机械管理开发Total251

2024年第3期MechanicalManagementandDevelopmentNo.3,2024

试验研究

D0I:10.16525/14-1134/th.2024.03.023

采煤机叶片提升角对截割滚筒的影响作用分析

王爱全

（路安化工集团漳村煤矿，山西长治046032)

摘要：采煤机是煤矿自动化综采的重要设备，滚筒的结构中叶片提升角是重要的设计参数，对滚筒截齿的数量及

方向具有重要的影响，从而影响采煤机的开采效率及块煤率。针对采煤机滚筒受到的载荷作用进行分析，在不同的

叶片提升角作用下，建立滚筒截割的数值分析模型，对滚筒受到的平均阻力、最大阻力、载荷波动系数及截割比能

耗进行计算分析，从而为采煤机滚筒的设计使用提供参考。

关键词：采煤机；滚筒；叶片提升角；截齿截割；仿真分析

中图分类号：TD42文献标识码：A文章编号：1003-773X(2024)03-0063-02

0引言密度为2610kg/m²、泊松比为0.21、坚固性指数为

采煤机是进行煤矿自动化综采的主要设备，对煤6.8,粉砂岩的弹性模量为21500MPa密度为2600kg/m²、

炭的开采效率及开采水平具有重要的影响。采煤机开泊松比为0.19、坚固性指数为8.4。采用Pro/E建立螺

采过程中，通过滚筒的旋转运动实现截齿对煤岩的截旋滚筒的模型，在建模过程中，由于滚筒结构的复杂

割，同时采煤机向前牵引实现截齿的进给，不断完成性，需对滚筒结构进行一定的简化处理[8],将所建立的

对煤岩的截割。在滚筒的结构中，截齿以一定的顺滚筒模型导人到EDEM软件中，依据滚筒截割时的位

序分布在滚筒叶片上，截齿分布的叶片提升角不同，置分布，调整滚筒的位置，得到滚筒进行煤岩截割

对截齿及滚筒的截割过程具有不同的影响，从而影响时的模型如图1所示。在图1中所示的方向中，采

自动化综采的过程[2]。针对采煤机叶片提升角的不同煤机的牵引方向为X轴的负方向，滚筒指向采空区

作用，采用离散元仿真的形式对截割过程进行模拟，的方向为Y轴的负方向，重力作用的方向为Z轴

从而对不同提升角对截割滚筒的影响作用进行分析，的负方向[9]

为采煤机滚筒的设计使用提供参考，提高采煤机的开

采效率[3]

1采煤机滚筒截割模型的建立

滚筒是采煤机的重要结构部件，其结构形式对采

煤机的工作性能具有重要的影响。截齿分布在滚筒的

叶片上，滚筒上叶片分布的提升角是重要的结构参Y

X

数，在滚筒长度一定的情况下，对所分布的截齿的数图1滚筒截割煤岩的仿真模型

量及位置具有直接的影响作用[4]，从而影响截割过程在EDEM分析软件中，需对滚筒截割模型进行网

中产生的作用力及能耗，并对采煤机的装载及块煤率格划分，网格划分的大小及质量对仿真计算的结果具

产生影响。有直接的影响作用，在分析过程中，由于滚筒结构的

以某型号采煤机为例进行分析，采煤机滚筒在结复杂性，选用六面体的网格类型进行自动化的网格

构上可以分为端盖、筒毂、叶片、齿座及截齿，叶片在划分[10]

筒毂上呈螺旋分布的形式[5]，截齿通过齿座固定在螺在模型中，对滚筒的材质进行参数设定，滚筒的

旋叶片上，通过端盖将筒毂两端进行密封，滚筒形成主体结构中筒毂、端盖及叶片采用16Mn制成，其泊

一个整体。不同类型的采煤机使用的滚筒的结构基本松比为0.3、密度为7850kg/m²、抗拉强度为862MPa、

相似，具体参数依据采煤机的