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纵轴式掘进机截割头结构参数的选择


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煤矿 机 电"19 .    73 9

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纵轴式掘进机截割头结构参数 的选择 
辽 宁 工 程 技 术 大 学  李 晓 豁 
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;  
 



【 摘要】 讨论 了纵 轴式掘进机截割 头的结  
数 时 应 注 意 的 问题 。  

择和设 计这 些 参 

【 关键词    坠

, 尘_  缱盐 盥
由面和地压作用 、 由于钻进 溧废小、 但 将使掘进  速度降低。所 以, 纵轴式掘进机截割头的长度  应 与 截深 相 当. 般可 取 5 0~ 8 O 1 大 功  一 0 O m1, 1 率 的掘进机可取为 10 mm 左右。  0 O  
2 截 割 头 的 直 径  截 割 头 的直 径 通 常 指平 均 直 径 , 大 小直  其 接 影 响掘 进机 的 截割 力和 进 尺 速度 。 当截割 头  的功 率和 转 速一 定 时 + 割 头的 输 出扭矩 是 常  截 数 , 割 头 所具 有 的切 割 能 力与 截 割 头 的直 径  截 成 反 比。若 截割 头 的 直径 过 大 , 使 切 向截 割  将 力 降低 。 如果 截 割 力 小于 截 割 阻 力 , 不 能 完  就 成 截剖 任 务。相反 , 截割 头 的直径 太 小 . 若 虽然  可 以获 得 较 大 的切 向截 割力 , 由于 裁 割 循环  但 时 间加 长 、 而影 响掘 进速 度 , 生产 率降 低 。通  使 常 , 轴 式 掘 进 机 截 割 头 的直 径 为 6 0   纵 0~ 9 O 1, 0 m1 大型 掘进 机 可 取到 1 0 mm  1 00 3 截 割 头 的 锥 角 

掘 进 机截 割 头的 结 构 参 数包 括 : 割 头的  截
长度 、 直径 、 角、 锥 螺旋 叶 片的 头数 与 升角 、 截线 

间距 和 截齿 的位 置 及 伸 出 长度 等 、 些 参 数 的  这 选择 直 接影 响掘 进机 的 截割 性 能  下 面分别 予 
以讨 论 。   l 截 割 头 的 长 度 

截 割 头 的长 度 不 仅 与 截 割 咀 力 的 大 小 有  关 、 影 响机 器 工作 的循 环 时间 和 生产 率 。 因 还   此 , 须 合理 地 选 取 截 割 头的 长 度  必 由 于工 作 面 煤 壁 附 近 的 煤 岩 有压 张 效 应  ( 图 1, 压 出带 范 围 内, 见 )在 煤岩 的抗 截强 度 明  显减 弱 , 割 阻力 和单 位 能耗 降低  因此 , 截 截剖  头 的长 度应 设 计 在 压 出带 范 围 内 

压 力 

为 了获得 较平 整 的巷 道顶 板、 板 和两 帮 , 底  

O  

圉 l 蝶 壁 的 压 张 效 应 

应结合悬臂的长度和回转 中心 的位置来合理地  确定 截 割 头 的锥 角 。   如图 2 所示, 要保证巷道 的四壁平整, 应使  截割 头的 半锥 角 日分别 与 悬臂 的 上 下摆角  即 0= I   ,   =   1,   2和 水平 摆 角  相 等 ,
=  
。 

若 截 割 头较 长 , 提 高 掘进 机 的生 产 率 有  对 利 , 却使 截割 阻 力 和 能 耗增 加 。若 截 割 功率  但 不能 满 足要 求 , 可能 因 阻力太大 , 使悬 臂 摆动 的  速度降低 , 截割 循 环 的 时 间 增长 , 响 掘 进 速  影 度 。 如果 截 割 头 设计 得 太 短 , 虽然 可 以利 用 自  

显然 , 对于确定的掘进机, 其截割头的锥角   是定值, 对任意形状 的巷道 , 一般不能 同时满足  上 述要 求。 因此 , 就难 以同时获得 平 整的 顶板 、   底板和侧帮 。   通 常, 为便于机器行走和巷道支护 , 要求底 

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《 矿 机 电”l 9 .  煤 9 73

板 和 巷道 的两侧 帮 平 整 , 时应 有 0= 2 这    
=  
。 

行准 确 的计 算 很麻 烦 , 般 可 根 据 实 际 情况 类  一 比确定 , 常 取其 厚 度 为 l 通 o~ 3 rm 。 0 a  
叶 片高 度 影 响排 屑 效 果 , 应按 截 割 头不 堵  塞 的条件 分 析确定 , 因为对 其计 算相 当复杂 , 所  以通 常可 参 照其 它 同类机 型确定 , 般取 5 一 0~ 
8 0m m 

6 截 线 距 

截线 距 的大 小不 仅影 响截 割阻力 和 截落煤  岩 的块度 , 且 与单位 能耗 、 剖效率 有 关。一  而 截 般 , 于 裂 隙少 、 落 角 小 的 中 硬煤 岩 , 线距  对 崩 截
图 2 悬臂 的 摆 角  

取为 3 0~ 5 mm; 0 而裂 隙 多 、 落 角 大 的 脆性  崩

应 当指 出, 平 摆角  取决于 巷道 宽度 和  水 臂悬 的 长度 。对 于 不 同规 格 的巷 道 , 进 机 工  掘
作 的实 际 水平 摆 角 也不 一样 。另 外 , 了实 现  为 较大 的掘 进宽 度 , 在结 构 允许 的 情况 下, 应尽量  加 大  角 。 因此 , 实 际 设 计 中 , 以保 证 0 在 难  
=  


煤或 软煤岩, 可取为 5 0~ 7 mm 。考虑在不  0 同钻 进 深 度 时 的 截割 阻 力不 同 , 割 头前 端 的 截  
截 线 距 应 小 一 些 , 后 部 的 截 线 距 应 适 当加  而 大 。 另外 、 还要 考 虑 截 线距 与切 屑 厚 度 的 合 理  比值 ( 般 为 1 5~ 2 5   一 . . )。

所 以, 截割 头 的锥 角 大 多按 底 板 平 整要 

研究 表 明 ( 图 3 , 于 截割 头锥 段 上 的  见 )对
截 齿 , 最 佳 截线 距 为 : 其  

求 ( E   , 来确定。一般锥形截剖头的锥角 = )  
可 取 为 3 。~ 5 。 。 0 0  

h (g —t )    t  g / 在 截 割 头过 渡 圆弧 上 , { 截 齿 的 截 线  第 个


4 螺 旋 头 数 和 升 角 

距 按 下 式 确 定 
8 = kCOS 一  _ I i    

螺 旋 叶 片的 头数 及 升角 的大 小影 响截 割头  的排 屑效 果 。 螺旋 头数 越 多 , 保证 截 齿 截 剖  要

顺序 有规律、 同时截 剖的齿数不 变等要求就越  困难 。而 且 使结 构 复 杂 , 割 头重 量 增 加 。 试  截 验表 明 , 螺旋 头 数应 小于 四个 。经 分 析认 为 , 不  宜 采 用 单 头螺 旋 , 其 是 在较 坚 硬 煤 岩 的条 件  尤
下 , 了降低每 个 截 齿 的载荷 和磨 损 , 减小 截  为 应

式 中 h a一最大切 屑厚度 ; mx   煤 岩崩 落角 ;   口一 截齿 安装 角 ;  




每条 截 线 上 的齿 数 :  

k一 系数 。  

线距 。对 于单 头螺旋 , 要取 较小 的螺 距 , 就 这将  使截 割 的块 度减 小 , 尘增 多 , 且使 截 剖头排  粉 而 屑 能 力 降低  因此 , 螺旋 头数 一 般选 为两 头或  三 头 , 于 中小 型 掘进 机 多 采 用 两 头 螺 旋 叶  对
片。  

螺 旋 升角对 截割 头 的排屑 过程影 响 比较 复 

杂, 关于最佳 螺旋升角的取值 目前 尚无确切 的   结 论 。 在具 体 设 计 中, 于两 头 和 三 头螺 旋 叶  对 片可 取其 升角 大 于 l    2
5 叶 片 的 厚 度 和 高 度 
叶 片厚 度 的 确定 主 要考 虑其 强 度 、 度 和  刚

固 3 最挂 截 线 间距 

7 截 齿 的 相 互 位 置 及 伸 出 长 度 
在 截 割 头 的 圆周 方 向, 截齿 的相 对 位 置 如 
下:  

耐磨 等 因素 , 和齿 座 是 否 布 置其 上有 关 。进  并

对 于每 线 一齿 ( 即每 条 截线 上只 有 一个 截  齿 ) 相 邻 截齿 的 圆周 差角 为 : ,  

( 下转第 4 页) 4  

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“ 矿 机 电  1 9 .  煤 973 修 订复 审 工作 计 划  () 织煤 矿 专用 设备 国家 标准 和行 业标  4组 准报 批稿 的 审查 工 作 ; 归 口专 业 范 围 的标 准  对 进行 协调 和 型 式 审 查 ; 负责 标 准 报 批 稿 的 审 核  和 上报 工作 , 认标 准报 批稿 手续 完备 、 确 资料 齐 
全 、 容无 误 。 内  

设 备标 准 化发 展 规 划  按 照 标准 化法 的精 神 , 准 的宣贯 、 标 实施和  监 督是 整 个 标 准 化工 作 不 可 分 割 的 一 部 分 , 是  标 准 制 修 订 工作 的延 伸 , 是 对 标 准 制 修 订工  也
作 的进 一步 检 验、 充 和 完善  6年 多来 , 补 曾组  织 了 5次 标准 宣 贯 会  在 部 级刊 物 “ 矿 机 电》 煤 中特 设 了  煤 炭部 

() 主 管 部 门和 标 准 制 定 部 门 的委 托  5受 负责组 织 煤矿 专 用设 备 的 国家 标准 和行 业标 准  的宣讲 、 解释 工作 , 对煤 矿专 用 设备 已颁 布 的标  准宴 施情况进行调 查和分析 , 出书面报告。 作   向煤炭 部 主 管部 门 提 出煤矿 专用 设备 标 准化 成  果 奖 励项 目的建 议  ( ) 主 管 部 门 委 托 , 担 国际 标准 化 组  6受 承 织和 国际 电工 委员 会 等 相应 技 术委员 会 对 口的  标 准 化业 务 工作 , 括对 国 际标准 文件 的表 态 , 包   审查 我 国 提案 和 国际 标 准 的 中文 译 稿 , 及 提    出对 外开 展 标 准化 技 术 交流 括 动 的建 议 等 
( ) 主管 部 门的 委托 在产 品质 量检 验等  7受

煤矿 专 用 设 备标 委会 特 约 专栏 , 刊登 标 准 化  文摘 、 新 发布 的煤 炭 行业 标 准 和有 关 的 国家  ‘

标准  标准修改单、 、 勘误表等 , 进行标准化活动 
的 报导 , 表 标准 化 信 息 和 文 章 。 这 些 文 章和  发 信 息 , 于 从事煤 矿专 用设 备 设计 制造 和 使 用  对

的技术人员正确理解标准均有裨益, 有利于标 
准 的贯 彻 执行 和促 进 对提 高产 品的技 术性 能和 
质 量的 提 高 。  

煤 专 设 备 标 委会 成 立 后 , 叉组 织 筹 建 了分  标 委会  现煤 专设 备 标 委 会 下 属 共 有 l 分    5个 标 委会, 本 已能够覆盖本行 业的各个专业 。 基   为 使各 分 会 工作 有章 可 循 , 确 了 统一 的工 作  明 程序、 工作 方法 和专 业 分 工 范 围。   展 望 世纪 之交 的 国 内外 形 势 , 矿 专 用 设  煤 备 标 委 会 的全 体 委 员 深 感 自身肩 上 的 责 任重 。   在 扩大 开放 . 化改 革 的大政 方 针指 引下 , 从  深 正 思 想观 念 、 场 行为 和各 级管 理 进行研 究 , 市 积极  采 用 国 际标 准 和 国外先 进 标准 , 而且 , 重要 的  更 是 要严 密地 制 定各 种 适合 国情 又考 虑到 国际 接  轨 必要 性 的先 进合 理 的标准 , 并认 真 实施 , 积极  探 索 标 委会 建 设 和 改 革 的途 径 , 标 准 化 工作  使 在‘ 九五  闻上 一个 新 台阶  期

工作 中. 承担煤矿专用 设备标准化范 围内产品   质量和标准水平的评价工作 受有关部 门委托 
可 承 担煤 矿 专 用 设 备 引进 、 口项 目的 标 准 化  出 审 查 工作 , 向项 目主 管 部 门提 出标 准 化 水 平  并
分析 报告 

() 向社 会开 展煤 矿 专用设 备标 准化 工  8面 作 , 受 有关 省 、 和企 业 的委 托承担 煤 矿专 用  接 市 设 备企 业 标 准的 制定 、 查和 宣讲 咨 询等技 术  审
服 务 工作 。  

煤 专设 备标 委会成 立 6年多 来 , 审查、 共 协  调 了经部 批 准 立 项 的标 准 项 目 3 0余 项 , 0 迄今 

为止 , 已批准发布标准 2 0 5 余项; 制定了煤矿专 
设 备标 准 体 系表 ; 制 了 九 五  间 煤 矿 专用  编 期

【 沽供稿 本栏责任编辑 桂荣庆 ] 冯  

( 上接第 2 2页)  


触煤 ,参 与  截 割  ,使 截 割 阻力 剧增 ,应 使  其 满足 如 下 要求 :  
对 于 切 向齿和 径 向齿 交 叉 排列 方 式 

3 0 。/   6 m

除此 之外 ,第 f 截齿与第 f 1 个 一 及第 +1  

个 截 齿 问 的 圆周 角 为 :   i 6 暑3 0。( i 一 i ) 脚   +1   一1/   截 齿 的 伸 出长 度 L 是 指 截 齿 齿 尖 高 出螺    旋 叶 片顶 部 的尺 寸 ,为 了 防止截 割 过程 中齿 座 

LP h a/ I 1 2  > m x( ~ . ) 对 于 径 向齿顺 序 排 列 方式  LP h   / 1 3~ 16  > m   (. a .)

【 责任编辑 杜荣庆 ]  


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