CN102383791A

CN102383791A - 具有开槽功能的采煤机滚筒

Info

Publication number: CN102383791A
Application number: CN2011103621185A
Authority: CN
Inventors: 张守柱
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-03-21

Abstract

一种矿山机械技术领域的具有开槽功能的采煤机滚筒，包括：滚筒体和焊接于其上的端盘和主叶片，在端盘和主叶片上设有以15°前倾角设置的齿座以及设置于齿座上的截齿，该截齿是指：设置于主叶片的齿座上成对安装的开槽截齿和楔形截齿以及设置于端盘的齿座上的楔形截齿。本发明进一步深化与完善了现有滚筒；攻克了开槽截齿硬质合金片脱落、丢失、齿座焊缝强度不足等技术难关，彻底改变煤炭截割机理，可以大幅度降低能耗与拉伸破碎煤所导致的工作面粉尘，提高块煤率，改善煤矿工人的工作环境，减少煤矿工人职业病，使煤尘***恶性事故大大减少的同时延长工人的工作寿命，提高了采煤的工作效率。

Description

具有开槽功能的采煤机滚筒

技术领域

本发明涉及的是一种矿山机械技术领域的装置，具体是一种具有开槽功能的采煤机滚筒。

背景技术

目前国内外采煤机滚筒均以采用的截齿型式予以分类。现今国内外广泛采用的截齿主要有两种即：扁截齿和锥型截齿，为此滚筒也主要有两种型式：1.扁截齿滚筒，截齿在滚筒上径向安装；2.锥型截齿滚筒，截齿轴线与通过滚筒轴截面呈43°-48°角，被称为切向安装，在工作过程中截齿可以自转。

滚筒结构型式的选择除了根据用户要求外，尚应根据煤质条件及矿层的地质情况确定。但是无论采用何种滚筒型式，就滚筒设计而言，主要围绕下述技术指标：1.较佳的工作平稳性，工作负荷波动系数小；2.比能耗低；3.装载效率高；4.块煤出率高；5.使用寿命长。前四点属设计质量问题，第五点属材料工艺问题。

现有中国专利文献号CN2273771，公开日1998-02-04，记载了一种“采煤机非均布叶片滚筒”，该技术主要特征是A、B、C主叶片3在滚筒体1上非均布。A叶片定位后，B与A、C与B叶片111°～116°的间隔定位，A与C叶片按128°～138°的间隔定位。在A、B、C主叶片3的装煤面焊有-7°～-10°角的装载叶片4。

尽管该技术具有能耗低、粉尘小、块煤率高的技术特征，经济与社会效益显著而荣获过煤炭科技进步二等奖，但是它并没有从根本上改变煤炭破碎机理，还远远满足不了各矿区对进一步降低能耗与粉尘，提高块煤出率之要求。截齿数量的减少，并没有改变截齿破煤过程中在其头部产生的密实核(被压碎的煤粉)的大小，只是减少了密实核的数量。所以该技术很难满足各矿区对进一步降低能耗与回采工作面的粉尘，提高机采煤块煤的比率的需求。

中国专利文献号CN2470535，公告日2002-1-9，记载了一种“采煤机开槽式楔型截齿滚筒”，该技术由筒体、端盘、叶片及齿座组成，其中：齿座分径向与切向焊接在滚筒上，径向焊接的齿座上安装有开槽截齿，其截齿齿尖回转半径等于滚筒的理论半径；切向焊接的齿座上安装有楔型截齿，叶片上的楔型截齿齿尖的回转半径较滚筒的理论半径小20～30mm，截齿轴线与滚筒轴截面成5°～10°的γ角，端盘上的楔型截齿齿尖的回转半径等于滚筒的理论半径，截齿轴线与滚筒轴截面成0°～60°的γ角。

上述技术提出的理论依据是原苏联1962年出版的《煤炭切削原理》，该书系原苏联斯阔琴斯基矿业研究院两位院士别隆与波津编著。编著者对原苏联各矿区的各类不同煤质做了大量的实验室测试，其结论是：煤的抗压强度、抗剪切强度、抗拉强度的比值为1∶0.3∶0.15。40年过去了，世界上无人能设计出主要靠拉伸进行破煤的滚筒式采煤机的工怍机构，问题的技术关键是采煤机螺旋滚筒在其回转进给的工作过程中能否在其煤炭的切削表面先开出数条较深而狭窄的截槽，紧跟其侧后方的截齿通过轴向倾斜安装所产生的轴向力，而将开槽截齿留在煤岩切削面截槽间的煤岩予以剥落，从而实现弯曲拉伸破煤的设想。

该技术从授权已过十年之久，其专利权人为使专利付诸于实施前后进行了四轮实质性的探索，经历了开槽截齿硬质合金片脱落、开槽截齿丢失、开槽截齿硬质合金片崩裂等种种磨难，这主要是该截齿在其开切深槽过程中是处于封闭截割状态，其切削负荷较大，再者是国内钎焊材料不过关。三十年来国内改革开放政策的实行，国内的科学技术攻关及新材料研究与应用均有较大进步，为本发明在各矿区广泛应用创造了条件。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有开槽功能的采煤机滚筒，进一步深化与完善了现有滚筒；攻克了开槽截齿硬质合金片脱落、丢失、齿座焊缝强度不足等技术难关，彻底改变煤炭截割机理，可以大幅度降低能耗与拉伸破碎煤所导致的工作面粉尘，提高块煤率，改善煤矿工人的工作环境，减少煤矿工人职业病，使煤尘***恶性事故大大减少的同时延长工人的工作寿命，提高了煤炭开采的工作效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：滚筒体和焊接于其上的端盘和主叶片，在端盘和主叶片上设有以15°前倾角设置的齿座以及设置于齿座上的截齿。

所述的截齿是指：设置于主叶片的齿座上成对安装的开槽截齿和楔形截齿以及设置于端盘的齿座上的楔形截齿。

所述的齿座通过β销与开槽截齿或楔形截齿固定连接。

所述的开槽截齿主要用于滚筒的叶片部分，其齿尖的回转半径等于滚筒设计的理论半径，且切槽深度为10～120毫米，切槽平均宽度为25～35毫米；主要功能是在煤的切削表面开切出窄而深的切槽，

所述的开槽截齿上设有锋锐的两级或三级台阶且呈燕尾状切削刃结构，其中：台阶的轴向间距为30～40mm，台阶的高度差为30～40mm，所述的燕尾状切削刃结构的刃宽为20～30mm，主刃面前角为30°～35°。

所述的楔形截齿包括：齿柄部分和与之相连的齿头部分，其中：伸出的齿头部分的中心轴线与齿柄部分的中心轴线的夹角为30°角，使得齿头部分的中心轴线与通过滚筒轴线的截面呈45°角。

所述的齿头部分为楔形结构，两楔形面间夹角为80°～100°。

所述的楔形截齿中：

a)设置于端盘的齿座上的楔形截齿的齿头部分的齿尖回转半径等于滚筒设计的理论半径，并与垂直于滚筒轴线断面成γ角，γ角范围为-15°～60°；

b)设置于主叶片的齿座上的楔形截齿的齿头部分的齿尖的回转半径较滚筒设计的理论半径小15～30毫米，且向端盘方向倾斜，其倾斜角γ值为5°～10°，主要功能是楔落开槽截齿留在切削表面截槽间的煤岩实体。较小的回转半径旨在充分发挥开槽齿的功能。

本发明技术效果包括：

1)安装截齿的齿座由原先底部的大圆角改用小圆角，使固定截齿的β销不再暴露在齿座外边之外，并将开槽截齿径向安装改为向前倾斜15°安装，即先将开槽截齿外露的齿头部分相对齿的柄部向后转动15°为此齿座的内孔中心线与滚筒轴断面成15°组焊，倾斜15°的齿座孔能对截齿齿柄产生一个径向制动力。

2)将原形状较复杂且有应力集中的硬质合金片改为无应力集中的形状极为简单的合金片(参见图4b图4c)，同时开槽截齿钎焊硬质合金片后增加了消除焊接应力的措施。

3)改进后的楔型截齿与开槽截齿一样，其齿座内孔轴心线与滚筒轴线断面倾斜15°组焊，解决了齿座在滚筒外缘上焊缝强度不足及占有空间太大的问题。

4)根据滚筒的切削图，适当调整了开槽截齿与楔型截齿在不同截线上的齿尖回转半径，使各截线上的截齿的切削断面积更加合理，全面克服了现有技术存在的开槽截齿的丢失问题、开槽截齿的合金崩裂问题。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2a为本发明滚筒展开图左部分；

图2b为本发明滚筒展开图右部分；

图3为本发明轴向投影图；

图4a为本发明开槽截齿示意图；

图4b为燕尾状切削刃结构局部放大示意图；

图4c为燕尾状切削刃结构开槽截齿俯视图；

图5为本发明楔形截齿侧视图；

图6为原形状较复杂且有应力集中的硬质合金片示意图；

图中：1滚筒体、2端盘、3叶片、4齿座、5开槽截齿、6楔形截齿、7β销、端盘上除了图2a和图2b中的Kd以外，其余均为不同角度的楔形截齿：

K1、K2、K3...K12为叶片上不同截线上的开槽截齿；

X1、X2、X3...X12为叶片上不同截线上楔形截齿。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，本实施例包括：滚筒体1和焊接于其上的端盘2和主叶片3，在端盘2和主叶片3上设有以15°前倾角设置的齿座4以及设置于齿座4上的截齿。

如图2所示，所述的截齿是指：设置于主叶片3的齿座4上成对安装的开槽截齿5和楔形截齿6以及设置于端盘2的齿座4上的楔形截齿6。

所述的齿座4通过β销7与开槽截齿5或楔形截齿6固定连接。

如图2和图3所示，所述的开槽截齿5主要用于滚筒的叶片3部分，其齿尖的回转半径等于滚筒设计的理论半径，且切槽深度为10～120毫米，切槽平均宽度为25～35毫米；主要功能是在煤的切削表面开切出窄而深的切槽，

如图4a所示，所述的开槽截齿5上设有锋锐的两级或三级台阶且呈燕尾状切削刃结构8，其中：台阶的轴向间距l为30～40mm，台阶的高度差为30～40mm。

如图4b和图4c所示，所述的燕尾状切削刃结构8的刃宽H为20～30mm，刃长D为20～30mm，刃尖及尾部均设有R0.5～2mm的圆角，主刃面前角为30°～35°。

如图5所示，所述的楔形截齿6包括：齿柄部分9和与之相连的齿头部分10，其中：伸出的齿头部分的中心轴线与齿柄部分的中心轴线的夹角为30°角，基于15°前倾角设置的齿座4，使得齿头部分的中心轴线与通过滚筒轴线的截面呈45°角。

所述的齿头部分11为楔形结构，两楔形面间夹角为80°～100°。

所述的楔形截齿6中：

a)设置于端盘2的齿座4上的楔形截齿6的齿头部分的齿尖回转半径等于滚筒设计的理论半径，并与垂直于滚筒轴线断面成γ角，γ角范围为-15°～60°；

b)设置于主叶片3的齿座4上的楔形截齿6的齿头部分的齿尖的回转半径较滚筒设计的理论半径小15～30毫米，且向端盘2方向倾斜，其倾斜角γ值为5°～10°，主要功能是楔落开槽截齿5留在切削表面截槽间的煤岩实体。较小的回转半径旨在充分发挥开槽齿的功能。

本发明除了组焊在滚筒外缘的安装截齿的齿座4由原先底部的大圆角改用小圆角，使固定截齿的β销7不再暴露在齿座4外边之外；另外将开槽截齿5径向安装改为向前倾斜15°安装，即先将开槽截齿5外露的齿头部分12相对齿的柄部向后转动15°角。为此齿座4的内孔中心线与滚筒轴断面成15°角组焊，倾斜15°的齿座孔能对截齿齿柄产生一个径向制动力。

本发明除了采用熔点约为600℃的银、铜、锌、镉钎料及与配套的钎焊剂之外，还将原形状较复杂且有应力集中的硬质合金片(参见图6)改为无应力集中的形状极为简单的合金片(参见图4b和图4c)，同时开槽截齿5钎焊硬质合金片后增加了消除焊接应力的措施。降低钎料熔点，改***质合金形状，钎焊后消除焊接应力是解决开槽截齿5硬质合金片崩裂的行之有效的技术措施。

本发明与现有技术相比包括以下显著的技术效果：

1.块煤比率显著增加，特别是品位最佳的25～50毫米块煤较现有滚筒相比可增加15～20％以上，解决了现有技术中普遍存在的机械破煤块煤率低的问题，经济效益显著；

2.采煤工作面粉尘将显著降低，可下降50％以上，可减少工作面工人矽肺病的发病率，及减少粉尘***恶性事故的发生，社会效益显著；

3.有利于降低滚筒式采煤机采煤的比能耗，可使能耗下降20～30％；

4.截齿的消耗可降低，尤其是叶片上的楔形截齿寿命与传统的切锥型截齿相比，可延长2倍以上。

Claims

1.一种具有开槽功能的采煤机滚筒，包括：滚筒体和焊接于其上的端盘和主叶片，其特征在于：在端盘和主叶片上设有以15°前倾角设置的齿座以及设置于齿座上的截齿；

2.根据权利要求1所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的齿座通过β销与开槽截齿或楔形截齿固定连接。

3.根据权利要求1所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的开槽截齿的齿尖的回转半径等于滚筒设计的理论半径，且切槽深度为10～120毫米，切槽平均宽度为25～35毫米。

4.根据权利要求1或3所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的开槽截齿上设有锋锐的两级或三级台阶且呈燕尾状切削刃结构。

5.根据权利要求4所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的台阶的轴向间距为30～40mm，台阶的高度差为30～40mm。

6.根据权利要求4所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的燕尾状切削刃结构的刃宽为20～30mm，刃长为20～30mm，刃尖及尾部均设有R0.5～2mm的圆角，主刃面前角为30°～35°。

7.根据权利要求1所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的楔形截齿包括：齿柄部分和与之相连的齿头部分，其中：伸出的齿头部分的中心轴线与齿柄部分的中心轴线的夹角为30°角，基于15°前倾角设置的齿座使得齿头部分的中心轴线与通过滚筒轴线的截面呈45°角。

8.根据权利要求7所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的齿头部分为楔形结构，两楔形面间夹角为80°～100°。

9.根据权利要求1或7所述的具有开槽功能的采煤机滚筒，其特征是，所述的楔形截齿中：

b)设置于主叶片的齿座上的楔形截齿的齿头部分的齿尖的回转半径较滚筒设计的理论半径小15～30毫米，且向端盘方向倾斜，其倾斜角γ值为5°～10°。