[发明专利]一种采煤机链式截割部截割齿几何尺寸的设计方法

摘要

本发明提供了一种采煤机链式截割部截割齿几何尺寸的设计方法，包括以下步骤步骤一确定截深与截割扭矩的关系；步骤二确定截割齿受力与截深的关系；步骤三对截割齿破煤过程中截割力进行分析；步骤四确定截割齿与煤壁接触关系；步骤五计算单个截割齿截割过程中与煤壁的接触面积；步骤六确定截割齿接触面面积和与截深的关系；步骤七计算出截割齿齿身直径。本发明设计出的截割齿截割过程中单位大小受力面所受截割力大小趋于相等，能使截割齿的磨损更加均匀，增强了截割齿的适应性，提高了截割齿截割效率、有利于延长使用寿命、提高了采煤机的可靠性，获得了较好的经济效益，同时，可增加截割部的装煤效果。

主权项

一种采煤机链式截割部截割齿几何尺寸的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：确定截深与截割扭矩的关系，根据现有滚筒采煤机的截割过程截深与截割扭矩关系可推导得出链式截割部截深与截割扭矩成一指数函数关系可用式y＝aex+b表示，其中y表示截割扭矩，x表示截深,a、b为可变参数；步骤二：确定截割齿受力与截深的关系，根据截割阻力随截深的变化规律与截割扭矩随截深的变化规律有着相同的指数函数变化规律，且截割阻力与截割扭矩成一固定倍数关系，在步骤一中的公式的基础上可得出截割过程中所有截割齿总受力随截深变化的关系公式y＝c(a)ex+b，c也为可变参数；步骤三：对截割齿破煤过程中截割力进行分析，通过建立截割齿破煤过程截割力力学模型进行截割过程分析；步骤四：确定截割齿与煤壁接触关系，由步骤三中力学模型的截煤过程可知截割阻力主要由截割齿齿身的半圆柱面与煤壁的接触产生，截割齿安装部分并不与煤壁直接接触，所以截割过程中截割齿与煤壁接触长度为齿身长度Lj；步骤五：计算单个截割齿截割过程中与煤壁的接触面积，将截割齿齿身段简化为一规则型圆锥，此圆锥的长度为截割齿齿身长Lj，圆锥底面直径为齿身最大处的直径D，此圆锥半锥面面积约为步骤六：确定截割齿接触面面积和与截深的关系，根据总作用力的大小等于总接触面积与平均作用力的乘积，为保证所有截割齿与煤壁接触面单位面积作用力保持不变，随着截深的增加，截割齿与煤壁接触面面积总和也应成一指数函数关系增加，且函数的变化规律应与截割齿总受力与截深变化规律相同，且接触面面积总和与截割阻力成一固定倍数关系，在步骤二中的公式基础上乘一参数即可得到接触面面积总和与截深的关系公式y＝cd(a)ex+b，d为可变参数；步骤七：计算出截割齿齿身直径，设截割齿在履带板上从外端到内端布置时截割齿齿身最大直径依次为D1、D2、D3、D4、D5……，相应的齿身长度依次为Lj1、Lj2、Lj3、Lj4、Lj5……，则各截割齿与煤壁接触面面积分别为由截割过程中截齿与煤壁接触面面积总和随截深变化关系为y＝cd(a)ex+b，对于最外截齿来说，即齿身最大直径为D1的截割齿，此时截割深度x等于零，因此有：S1＝cd(a)+bS1+S2＝cd(a)·e△L+bS1+S2+S3＝cd(a)·e2△L+bS1+S2+S3+S4＝cd(a)·e3△L+bS1+S2+S3+S4+S5＝cd(a)·e4△L+b……其中ΔL为截线距大小，截线距是指两条截割线间的距离，链式截割部中即为履带板上相邻两截齿之间的距离，根据上述公式可依次计算得出截齿齿身最大直径依次为D1、D2、D3、D4、D5……的值，即履带板上所处不同截深位置处的截齿所对应的几何尺寸。