采煤机截齿的设计

摘 要本文通过对采煤机截齿的优化设计来延长截齿的使用寿命.本次设计通过认识和了解采煤机及截齿的工作情况,确定截齿的几何参数对截割性能的影响,从而寻求最佳的截齿参数.然后通过对采煤机截齿的失效形式和失效原因的分析,寻找到影响截齿使用寿命的因素——材料、钎焊及热处理工艺.在对截齿材料进行选择后,利用正交试验法对热处理工艺进行优化设计,从而选定工艺参数,建立最佳工艺方案.达到采煤机截齿优化设计的目的,提高截齿的使用寿命.

关 键 词采煤机截齿；热处理工艺；正交试验法；优化设计

中图分类号TD82文献标识码A文章编号1674-6708（2013）93-0167-02

0引言

煤炭工业持续,稳定,协调的发展,是顺利实现社会主义建设宏伟目标的重要条件.随着煤炭工业的不断发展,对采掘机械的要求不断提高.不断完善各类采煤设备,使之达到高效,高产,安全,经济；向遥控及自动控制发展,以逐步过渡到无人工作面采煤,是今后采煤机械化的发展方向.

截齿是采煤机上的主要零件之一,是破碎煤岩的工具,也是需要经常更换的易损件,提高截齿的强度、寿命,能很大程度的提高采煤机产效率,降低成本.

1设计方案

本次设计的采煤机截齿主要应用于坚韧,夹石多,层理和节理不发达的韧性硬煤层,煤层厚度1.3m～3.5m,截割阻抗A等于240-360N/mm.

1.1截齿的结构及几何参数

采煤机上的截齿种类很多,基本上分为两类：扁形截齿和镐形截齿.根据煤层的性质及不同类型截齿的特点,这里选用扁形截齿中的屋脊状前面截齿.屋脊状前面截齿的强度高,截煤时不易形成密实核,产生的煤粉少,截齿受力也相对减小.这种截齿适用于韧性,夹石多的硬煤层.

根据截齿几何参数对截割性能的影响,选取恰当的截齿参数：

截角-80°；刀尖角-72°；后结构角-8°；后角-10°；侧角-10°；切削部宽度-15mm

截齿在齿座上的伸长度必须符合截割工况,以防止齿座与煤体接触而挤煤.为此,截齿径向伸出长度lp应大于工作时的最大煤屑厚度hmax,可按下式确定：

lp等于khmax

式中：k-储备系数,可取：对螺旋滚筒的径向截齿k等于1.3～1.6,切向截齿k等于l～1.2；对钻削头k等于1.8～2.5；对立滚筒k等于1.2～1.4.

取k等于1.44

则Lp等于1.44*73等于105mm

通过查得相关资料,初次确定截齿尾部尺寸,长h等于38mm,宽b等于26mm,尾部长度为95mm

1.2截齿的材料及工艺

目前,采煤机截齿均是采用焊接硬质合金刀头工艺以提高其综合性能.由于刀头和齿体材料不同,导热性也不同,影响了焊缝质量,使截齿出现刀头掉落、磨损不均的现象.根据截齿工作条件,本文选择合理的渗硼工艺,通过正交试验分析及试验验证得出最佳的渗剂配方及工艺条件,它们是：15%B4C+10%Na2SiF6+2%KBF4,充填剂（SiC）73%,渗硼温度为950℃,渗硼时间为16h.

1.3截齿的受力计算

切削力Z与煤的性质（截割阻抗,压张情况,脆塑性）,刀具几何参数（截角,截刃宽度,前面形状及安装角度）及截割参数（切削厚度,截距,截割方式及刀具配置）有关.综合上述分析：

此外,力X将引起变形和对O-O1轴的扭应力τmax等于T/αhb2等于Xa/αhb2等于0.33*4914*37.5/（0.22*38*262）等于10.76Mpa﹤[τ]等于40Mpa

由此可知,所选截齿的尺寸满足材料的强度要求.

2结论

本文根据截齿几何参数对截割性能的影响,从而寻求了最佳的截齿参数.选择了最佳的材料及工艺参数,并进行受力分析及强度计算,确保满足使用要求,达到采煤机截齿优化设计的目的,提高截齿的使用寿命.