刨煤机总体方案设计及刨头设计(编辑修改稿)

刨煤机总体方案设计及刨头设计(编辑修改稿)内容摘要：

..............bzbHn t„„„„„„„„„ „„ （ 5－ 7） =  =17cm 根据 计算结果 和刨刀的刨煤力 ， 选择 maxn =17. 由于刨刀的个数与刨刀的截线数相等，因此计算得到最小截线数、最大截线数后，就可以确定刨头在最小和最大高度时所对应的刨头中心线一侧的刨刀数量。 把计算得到的最小和最大截线数向最近似的较大数值圆整，用圆整的截线数，按式（ 5－ 8） （ 59） 计算中部刨刀的设计间距 zt。 对于最小高度的刨头： minmin 1bHt n  „ „„„„„„„„„„„„„ （ 5－ 8） = 11073 = 刘霞：刨煤机总体方案设计及刨头设计 18 对于最大高度的刨头 : maxmax 1bHt n  „„„„„„„„„„„„„ „ （ 5－ 9） =117120 = 在设计刨刀间距的时候，考虑到煤层性质有所变化，刨刀间距可有所变化。 另外，刀间距对刨头的稳定性有影响，因此，刀间距的取值要考虑如何使刨头的高度较合理。 所以基于上诉原因选择刨刀的设计间距为 7cm。 得到中部刨刀的设计间距 t 后 ，再对顶部刨刀 平均间距 st 和底部刨刀平均间距 dt 进行 确定。 st 和 dt 的确定需考虑以下几点 ： （ 1） 直线式排列刨刀的间距一般不应超过 11cm ，顶部和底部刨刀间距应取较小值，但不应小于 5cm ； （ 2） 考虑到煤层性质有所变化，在设计刨刀间距时，可对刨刀间距的计算值进行适当调整。 （ 3）刨刀间距对刨头的稳定性有较大影响，因此，刨刀间距的取值，要考虑如何使刨头的高度较合理，从而增加刨头的稳定性。 刨刀设计间距的确定 由于中部刨刀几乎都是直线式或阶梯式排列，因此直线式或阶梯式刨刀的间距 t就是中部刨刀的间距 zt。 综合各个方面的因素，最后确定的刨刀设计间距为： 中部刨刀的设计间距： zt ； zt =7cm 顶部刨刀的平均间距： st ； st = 底部刨刀的平均间距： dt。 dt = . 刨槽宽度 刨槽宽度是指刨刀刨削煤壁后，在煤壁表面留下刨削痕迹的宽度，而刨刀辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 间距是指相邻两刨刀中心线之间的距离。 刨槽宽度根据刨刀排列方式不同而作相应变化。 a. 顶部、底部刨刀的刨槽宽度 bst 、 bdt 顶部刨刀和底部刨刀承担特殊的任务，顶部刨刀主要用来刨削接近顶板的煤；底部刨刀一方面控制刨头的刨深，另一方面用来装煤。 顶部、底部刨刀的刨槽宽度是指相邻两刨刀轴线之间的距离与刨刀宽度一半之和，分别表示为：bst 、 bdt。 设计的 bst :,(由上至下 )。 bdt ： ， 8， （由上至下）。 b. 直线式排列刨刀的刨槽宽度 bt 直线式排列刨刀的刨槽宽度是指相邻刨刀间距中心线之距离，刨槽宽度的平均值 bt 按式 (5－ 10)计算。 mttmi bcib  1 „„„„„„„„„„„„„„„( 5－ 10) = 11  = 式中： bcit －直线式排列刨刀刨槽宽度。 m －直线式排列的刨刀把数。 m =11 这里所指的刨刀把数，是指刨头中心线某一侧的刨刀数量。 具体工作面采高 所用刨头高度的确定 对于实际井下某一工作面采用的刨头高度，应该考虑以下诸方面因素后确定： a. 由于顶刀块上的刨刀主要用来刨削顶煤，因此其上有些刨刀的安装方向与工作面运行方向有一定的夹角，这样给刨刀的安装带来一些不便，造成顶刀块的刨刀刀间距互不相同。 为了分析和计算方便，采用平均刨刀间距 st。 实际顶刀块的刨刀把数应该是安装在顶刀块上的刨刀数量。 顶刀块中心线一侧的刨刀把数 sn ，包括有角度刨刀把数 san 和宽刨刀把数 skn。 此外，还需确定有角度刨刀的平均安装角度 s。 刘霞：刨煤机总体方案设计及刨头设计 20 b. 中间加高块中高加高块和矮加高块的数量，以及中间加高块上刨刀的平均刀间距和高、矮加高块中心线一侧刨刀的数量 zln 、 zsn。 b. 基体底刀座上中心线一侧的刨刀数量 dn ，刨刀的平均间距 dt ，宽刨刀数量 dkn 和有安装角度刨刀数量 dan ，以及有角度刨刀的平均安装角度 d。 6 刨头的受力计算 刨头的受力很复杂，在这里只把对刨头影响很大的五种阻力加以分析和计算。 刨头在刨削过程中受到的阻力主要包括刨刀刨削阻力 ZF 、刨刀挤压力 YF 、刨刀侧向力 XF 、刨头摩擦阻力 mF 、刨头装煤阻力 nF。 刨头运行方向的总阻力 BF按式（ 6— 1）计算。 B Z m nF F F F  „„„„„„„„„„„„ （ 6— 1） 式中： ZF — 刨削阻力， kN ； mF — 刨头运行摩擦阻力， kN ； nF — 刨头装煤阻力， kN ； 图 6－ 1 刨刀受力示意图 forc e of planing tool in the sc hematic diagram 在实际刨深选取过程中，一定要注意刨深的合理选取，应参照不同工况下刨深的优化结果来确定，在满 足生产能力和其他条件下，刨深的选取应尽量趋于优化值。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 刨刀所受的刨削阻力 ZF 刨头工作时受到总的刨削阻力 ZF 按式（ 6— 2）计算。 1MZ ZiiFF„„„„„„„„„„„„„„„ （ 6— 2） 式中： ZiF — 单把刨刀所受的刨削阻力， kN ； M －刨刀的数量。 ZiF 刨削阻力 ZiF 是刨刀在刨削煤壁过程中所受的主要阻力， 它对刨刀和刨头的工作性能有很大影响，是刨煤机设计过程中一个重要的影响因素。 单个刨刀的刨削阻力 ZiF 按式（ 6— 3）计算。 Zi Zdi z YdiF F f F .......................... (6－ 3) 式中： ZdiF — 单个锐利刨刀所受的平均 刨削阻力， N ； zf — 截割阻抗系数 ， zf ＝ ～。 当抗截强度 A 较大时， zf 取较小值 ； YdiF — 单个锐利刨刀所受的煤壁挤压力 ， N。 YdiF 按 上面 式计算。 其中：直线式和阶梯式排列的刨刀和顶部、底部刨刀所 受的 刨削阻力 ZdiF 按 上式 计算。   1 2 3 4 560 .3 5 0 .3 11 .1 .. .. .c o spZd i i bp i ibF A h t k k k k kb h tg k  „„„„„ (6— 4) ●直线排列刨刀受力： zdiF =   1 8 5 a n64 7 7 2   = N ● 阶梯排列刨刀受力： zdiF =   1 8 5 a n64 7 7 2   刘霞：刨煤机总体方案设计及刨头设计 22 = ● 顶部刨刀受力（由上至下）： zdiF =    42co s 2 = N zdiF =    25c o s a 2 = N zdiF =    25co s 2 = N ● 底部刨刀受力： zdiF =    20c o s a n64 7 7 2 = N zdiF =    26c o s a n64 7 7 2 = N zdiF =    30c o s a n64 7 7 2 = N 超 前和预掏槽刨刀所受的 刨削阻力 ZdiF 按式（ 6— 5）计算。 2 3 5 ( 5 ) ..c osZ d i p iF A b h k k k „„„„„„„„„ (6－ 5) 式中 ： A — 煤层的 抗截强度， /Ncm ， 其具体取值见表 6－ 1。 A =100  cmN /  pb — 刨刀刨削部分的计算宽度， cm ，其具体取值见表 6－ 2； bt — 刨槽宽度， cm ； 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 ih －刨深， cm ； 取最大值 6cm。 1k — 外露自由表面系数；其具体取值见 6－ 3； 2k — 截角影响系数，其具体取值见表 6－ 4； 顶部刨刀刨削角  77176。 查得 顶部刨刀 2k =， 其余刨刀刨削角  60176。 查得 其余刨刀 2k =。 3k — 刨刀前刃面形状系数，其具体取值见表 6－ 5； 3k =1. 4k — 刨 刀排 列方 式 系数 ； 直 线 式排 列刨 刀 4k =1， 对于 阶梯 式排 列 刨刀4k =. 5k — 地压系数； 这里取韧性煤 5k =. 6k — 煤的脆塑性系数； 对于韧性煤 6k =.  — 煤层截槽侧面崩落角， 已求 40176。  — 刨刀相对刨头牵引方向的安装角度。 其中 直线式和阶梯排列  =0176。 顶部刨刀  =42176。 ， 25176。 ， 25176。 . 底部刨刀  =20176。 ， 26176。 ， 30176。 对于直线式排列刨刀，外露自由表面系数 1k 按式（ 6－ 6）计算。 1 0 .3 8 1 2 1 ...ziztk t   „„„„„„„„„„„„ （ 6－ 6） 顶部刨刀： 1k = 底部刨刀： 1k = 其余刨刀： 1k = 685 821    表 6— 1 煤 层抗截强度 A 刘霞：刨煤机总体方案设计及刨头设计 24 Tab61 the c utting strength A of the c oal seam 煤层硬度分类 软煤 中硬煤 坚硬煤 坚固性系数 f ~3 3 煤层抗截强度 A ( /Ncm ) 100Af 150 150~300 300 (德国 )可刨性等级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 可刨性 sF (KN) KN ~2KN 2~KN 抗截强度A= sF 50( /Ncm ) 75 75~100 100~125 125 表 6－ 2 刨刀刨削部分的计算宽度 pb c alc ulating w idth pb of the planing part of plaing tool 在△＜△ max 时， bp=bn+2tg 39。  △ max； 主刃为多角形 在△ △ max 时， 侧刃为直线状 bp=bn+2tg （△－△ max）； 在 39。  0 和△ △ max 时 , bp=bn； bp=bn+2tg 39。  △ max 切削部分为锥形 2 s in / s in2co s s in co tpb   辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 在△＜△ max 时， 主刨削刃为椭圆形  m a x m a x22  pb ＝； 侧刃为直线倾斜状 在△ △ max 时， bp=bn+2tg （△－△ max）； 在 39。  0 和△ △ max 时 , bp=bn； bp  m ax m ax22 。