低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦機(jī)械領(lǐng)域，具體為一種可安裝三種不同切割方式截齒的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒。
【背景技術(shù)】
[0002]采煤機(jī)滾筒的主要功能是截煤與裝煤，一般能耗的90%以上消耗在截割上，粉塵的生成也主要產(chǎn)生于截割過(guò)程中，其切割對(duì)象的性質(zhì)極為不同。依據(jù)礦層性質(zhì)的不同本應(yīng)采用不同的切割形式:對(duì)于堅(jiān)硬的脆性煤，應(yīng)采用楔入式的楔形齒切割。對(duì)于堅(jiān)硬的韌性煤，可采用剪切式的截齒切割。對(duì)極為復(fù)雜的煤層，采用現(xiàn)今廣泛使用的無(wú)鋒銳切削刃的錐形截齒較為合理，而現(xiàn)今最廣泛采用的是采煤機(jī)錐形截齒滾筒。
[0003]早在二十世紀(jì)60年代初我國(guó)生產(chǎn)的第一代單滾筒采煤機(jī)(MLQ64型仿波機(jī)組)試驗(yàn)過(guò)程中，于1967年首次設(shè)計(jì)了錐形截齒(當(dāng)時(shí)稱(chēng)鎬形截齒)，上世紀(jì)60年代后期至70年代曾在全國(guó)范圍推廣過(guò)。由于70年代末，大規(guī)模引進(jìn)德、英、法等國(guó)的采煤機(jī)，其采煤機(jī)滾筒均采用扁(刀型)截齒而沖擊了錐形截齒。80年代中期，從美國(guó)引進(jìn)錐形截齒滾筒后，錐形截齒滾筒又沖擊了扁截齒滾筒，錐形截齒滾筒能得到廣泛應(yīng)用的原因如下:
[0004]第一是截齒消耗較低。第二是截齒在滾筒上呈45°角安裝,伴隨著采煤機(jī)功率的加大，單齒截深的增加，參與擠壓煤巖的斷面積增加緩慢。當(dāng)截齒的切深達(dá)到一定深度時(shí)，煤巖爆破，截齒的負(fù)荷不再增加。而徑向安裝在滾筒上的扁截齒則完全不同，伴隨著截齒切深的加大，楔入煤巖實(shí)體的斷面積會(huì)繼續(xù)加大。故在采煤機(jī)牽引速度快，滾筒轉(zhuǎn)速低的條件下，采用錐形截齒滾筒較采用扁截齒滾筒能耗低。第三是錐形截齒齒體部分呈圓錐形，在采煤機(jī)斜切進(jìn)刀過(guò)程中，承受的側(cè)向力較扁截齒小。錐形截齒消耗低的原因是:采用的硬質(zhì)合金頭無(wú)鋒利的切削刃，在截割煤巖過(guò)程中，不易被煤巖中堅(jiān)硬夾雜物所擊破。另外，工作中可以自由回轉(zhuǎn)，齒身及齒柄不承受扭矩。
[0005]正是上面所述的技術(shù)特征，決定現(xiàn)今的錐形截齒滾筒有大面積取代扁截齒滾筒的趨勢(shì)。錐形截齒盡管從設(shè)計(jì)的角度講有較多可取之處，但是其破煤機(jī)理是擠壓張力破煤。其截割過(guò)程中是先在圓錐形表面的底部形成“密實(shí)核”，伴隨著擠壓應(yīng)力的加大，“密實(shí)核”向四周擴(kuò)展而產(chǎn)生張力，當(dāng)張力大于煤巖的強(qiáng)度時(shí)，煤巖被爆破而剝落。于是，被壓成粉末的煤巖便四處飛揚(yáng)。為此，錐形截齒粉塵大的問(wèn)題無(wú)法解決。此外，煤巖的抗壓強(qiáng)度極高，采用擠壓張力破煤的機(jī)理決定了采用錐形截齒滾筒破煤能耗高的問(wèn)題也無(wú)法解決?！懊軐?shí)核”在截齒的錐形表面的連續(xù)形成，即使每一把截齒的底部均形成一個(gè)破碎帶，從而增加了粉煤的比率，減小了塊煤的比率。所以，采用錐形截齒滾筒破煤方式具有粉塵大、能耗高、塊煤率較低的問(wèn)題無(wú)法解決。要解決上述問(wèn)題，必須從破煤機(jī)理上入手。
[0006]錐形截齒滾筒擠壓漲力破煤的技術(shù)特征及為滿(mǎn)足高生產(chǎn)率的要求，導(dǎo)致了采煤機(jī)裝機(jī)功率越來(lái)越大。從早期的裝機(jī)功率150千瓦雙滾筒采煤機(jī)，到500千瓦、750千瓦、920千瓦、1800千瓦，到現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的裝機(jī)功率3000千瓦雙滾筒采煤機(jī)。大量的煤炭能源取之于煤礦，同時(shí)大量能源又消耗在井下，在生產(chǎn)過(guò)程的同時(shí)，造成煤炭過(guò)于破碎并產(chǎn)生了大量的粉塵，直接威脅煤礦安全和工人健康。
[0007]可否改變采煤機(jī)滾筒破煤的機(jī)理，大幅度降低采煤機(jī)滾筒破煤過(guò)程中的能耗及粉塵、減少粉煤的比率？是采煤機(jī)滾筒研究工作者久攻未破的難題。降低粉塵，提高塊煤比率又是現(xiàn)今許多礦區(qū)普遍的要求。凱南麥特公司為滿(mǎn)足礦區(qū)提高塊煤比率的要求，則將最新截齒的錐形體部分及其頭部直徑尺寸減小，并取得了一定成效。減小錐形齒體及其頭部直徑尺寸的實(shí)質(zhì)，是將滾筒破煤過(guò)程中每把截齒的破碎帶變窄。破碎帶窄了，塊煤區(qū)域加大了，見(jiàn)到效果是可以理解的。提高塊煤率的另一個(gè)有效辦法是減少滾筒上的截齒數(shù)量，減少了截齒數(shù)，即減少了破碎帶。但是，要確保工作面有較光滑的頂?shù)装寮按_保采煤機(jī)工作的平穩(wěn)性，滾筒上必須裝有足夠數(shù)量的截齒。要從根本上解決滾筒采煤機(jī)采煤過(guò)程中的粉塵、能耗及塊煤比率問(wèn)題，必須從破煤機(jī)理上著手。
[0008]早在20世紀(jì)60年代初原蘇聯(lián)(現(xiàn)俄羅斯)斯闊琴斯基礦業(yè)研究院院士，別隆與波津共同編寫(xiě)的《煤炭切削原理》中指出煤的抗壓、抗剪切、抗拉強(qiáng)度的比值為1:0.3:0.1，但是該理論至今無(wú)人予以重視，現(xiàn)在廣泛使用的采煤機(jī)錐形截齒滾筒其破煤機(jī)理為擠壓漲力破煤，其破煤過(guò)程是在截齒錐形面的底部，先形成“密實(shí)核”在繼續(xù)擠壓下“密實(shí)核”逐步加大而產(chǎn)生漲力，當(dāng)漲力大于煤的抗拉強(qiáng)度時(shí)煤被爆破，在此爆破過(guò)程中大量的粉塵會(huì)四處飛揚(yáng)，擠壓漲力破煤的機(jī)理決定了現(xiàn)有的錐形截齒，粉塵大、能耗高、粉煤多的問(wèn)題無(wú)法解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，該滾筒上的齒座能安裝三種不同切割方式的截齒，根據(jù)截割對(duì)象的不同而采用相應(yīng)的截齒形式，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的粉塵大、能耗高、粉煤多等問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0011]一種低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，該采煤機(jī)滾筒的齒座上安裝有回轉(zhuǎn)式錐形截齒、錐形體楔形截齒、錐形體剪切式截齒，齒座焊接于采煤機(jī)滾筒的葉片或端盤(pán)上；其中，
[0012]錐形體楔形截齒設(shè)有半梭鏢形齒頭、錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄、直槽，錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄為一體結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)形齒身的一端安裝半梭鏢形齒頭，圓柱形齒柄上對(duì)稱(chēng)設(shè)有直槽；
[0013]錐形體剪切式截齒設(shè)有錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄、片狀齒頭、直槽，錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄為一體結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)形齒身的一端安裝片狀齒頭，圓柱形齒柄上對(duì)稱(chēng)設(shè)有直槽。
[0014]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，齒座與錐形體楔形截齒和錐形體剪切式截齒的裝配結(jié)構(gòu)包括截齒、齒座、U形卡，截齒的齒柄部分直接插裝于齒座，與齒座滑動(dòng)配合，直槽兩側(cè)的齒座上平行開(kāi)孔，U形卡分別插裝于所述平行開(kāi)孔中，與直槽卡接配合。
[0015]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐形體楔形截齒和錐形體剪切式截齒的齒柄部分插入到齒座對(duì)應(yīng)的安裝孔中，兩者的配合采用間隙配合，U形卡插入齒座徑向的孔中，利用U形卡的彈性使其鎖定截齒，U形卡的斷面是園或方形，齒柄部分被固定部位兩側(cè)對(duì)稱(chēng)銑出直槽，使截齒軸向固定但不轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，回轉(zhuǎn)式錐形截齒設(shè)有圓錐形齒頭、錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄、齒柄環(huán)形槽，錐臺(tái)形齒身、圓柱形齒柄為一體結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)形齒身的一端安裝圓錐形齒頭，圓柱形齒柄上設(shè)有齒柄環(huán)形槽；齒座與回轉(zhuǎn)式錐形截齒的裝配結(jié)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)式錐形截齒、齒座、U形卡，回轉(zhuǎn)式錐形截齒的齒柄部分直接插裝于齒座，與齒座滑動(dòng)配合，具有彈性的U形卡設(shè)置于齒柄環(huán)形槽中，U形卡與齒座內(nèi)壁平行兩孔對(duì)應(yīng)配合，使回轉(zhuǎn)式錐形截齒與齒座可相對(duì)回轉(zhuǎn)，但截齒軸向位置限定。
[0017]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐形體楔形截齒由硬質(zhì)合金構(gòu)成的半梭鏢形齒頭，以及錐臺(tái)形齒身和圓柱形齒柄兩部分一體的齒體構(gòu)成，硬質(zhì)合金半梭鏢形齒頭與錐臺(tái)形齒身通過(guò)釬焊成一體。
[0018]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐形體楔形截齒與被截割煤層接觸的前部，錐形體楔形截齒的軸向正中帶有一個(gè)切削刃的半梭鏢形齒頭；通過(guò)該切削刃端部的“半梭鏢形齒頭”與滾筒軸線相交的徑向線之間形成前角，背面是一個(gè)局部圓錐面的部分，與半梭鏢形齒頭運(yùn)動(dòng)軌跡的切向線形成后角，梭鏢形切削刃與兩側(cè)面形成的二面角即刃傾角可在大于30°至50°的范圍內(nèi)。
[0019]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐臺(tái)形齒身的前端是齒頭各面形狀的延伸，連接錐臺(tái)形齒身后端形成。
[0020]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐形體剪切式截齒由硬質(zhì)合金構(gòu)成的片狀齒頭以及錐臺(tái)形齒身和圓柱形齒柄兩部分一體的齒體構(gòu)成，硬質(zhì)合金片狀齒頭與錐臺(tái)形齒身通過(guò)釬焊成一體。
[0021]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，硬質(zhì)合金片狀齒頭具有平的前刀面和平的后刀面，前、后刀面之間的夾角，稱(chēng)為齒尖角，在60°至90°的范圍內(nèi)。
[0022]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機(jī)滾筒，錐形體剪切式截齒的硬質(zhì)合金片狀齒頭有垂直于截割方向的主刀刃，側(cè)面與錐臺(tái)形齒身的圓錐表面相同，錐臺(tái)形齒身靠近硬質(zhì)合金片狀齒頭的部分隨合金頭前、后刀面自然過(guò)渡，在前、后刀面上形成的刀尖有圓角，連接圓角的兩邊形成直角