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浅谈ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计刘青辉刘建伟石家庄中煤装备股份有限公司【摘要】随着煤矿业不断的发展，原有的掘金机械设备已经不能满足现代化煤矿企业发展需求，尤其是掘进机截割头。
在这种情况下，就应该从煤矿掘进实际状况出发，掘进机截割头进行相应研究，以便更好满足实际煤矿企业发展需求。
ＥＢＺ３１５是基于现在煤矿掘进所遇到的实际状况进行研究的，能更好满足煤矿掘金需求。
本文主要从ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计研究的必要性、ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计内容等方面出发，对ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计进行分析。
【关键词】ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计就现在煤矿开采状况来看，其主要在硬质岩道进行开采，这就给掘进机带来了一定负担。
原有掘进机截割头就不能满足硬质岩道掘金开采需求，这就需要采用新的的掘进机并对其掘割头进行重新设计，以满足煤矿硬质岩道开采需求。
而ＥＢＺ３１５掘进机截割头以其平稳、效率高、粉尘吸收少等优势已被应用在煤矿掘进中，为煤矿开采带来了新的生机。
为了使ＥＢＺ３１５掘进机截割头在煤矿掘进中，更好的发挥其作用，还需要对ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计进行深入分析。
如何更好的对ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计进行分析，已经成为相关部门值得思索的事情。
一、对ＥＢＺ３１５掘进机截割头设计研究的必要性正常情况下，载割头质量如何是由其载荷引起的。
而其载荷又是由煤岩抗截程度来决定的，其抗截强度的多变性、切屑厚度及截齿磨损程度等印度都会影响载割头荷载。
而现在的计算在一定程度上还处于还停留在简单煤层计算上，这就无法满足煤矿企业掘进机切割性能需求，需要对掘进机截割头设计进行进一步研究，尤其是对ＥＢＺ３１５掘进机截割头进行进一步研究，毕竟其是现在掘进机截割头中与煤矿掘进现状相一致的截割头。
从ＥＢＺ３１５掘进机截割头实际应用状况可以知道，切割头的荷载是比较复杂的，其在实际应用过程中，受空间因素的影响较大，很多时候会出现大量且难以预测的随机因素。
文章编号:1001-0874(2004)05-0030-04掘进机截割头运动参数的优化设计张鑫,李新平(山东科技大学机械电子工程学院,山东泰安271019)摘 要: 根据单个截齿受力模型,采用计算机模拟的方法建立了基于截割头负载转矩波动和截割比能耗最小的优化设计数学模型,寻求最优的掘进机运动参数。
根据序列二次规划(SQP)优化方法,编写了优化设计程序。
优化设计实例表明,截割头的负载转矩变差系数减小了13.9%,截割比能耗降低了16.9%,有效改善了截割电机的负载特性,提高了能量利用率。
关键词: 掘进机;截割头;优化设计;变差系数;比能耗中图分类号:TD421.5 文献标识码:AOptimized Design of Kinematic Parameters ofCutting Head for RoadheadersZ H AN G Xin,LI Xin-p ing(College of M echanical and Electronic Eng ineering,ShandongU niversity of Science and Technology,Tai an271019,China)Abstract: According to the mechanics model of single pick,the mathematic model of optimized design based on load torque fluctuation and specific energy consumption of cutting head is built to search optimum kinem atic parameters of roadheader by means of computer simulation.The optimum design program is developed based on series quadratic prog ramming(SQP)optimum method.The optimum design example shows that the variation coefficient of load torque acting on cutting head is decreased13.9%,and specific energy consumption is low ered 16.9%,w hich efficiently improves the load characteristic of cutting motor and increases the ratio of energ y utilization.Keywords: roadheader;cutting head;optimized design;v ariation coefficient;specific energ y consumption掘进机的截割头所消耗的功率占整个掘进机功率的60%以上。
纵轴式掘进机截割头的设计作者：廉浩冯健来源：《中国新技术新产品》2014年第03期摘要：本文介绍了纵轴式掘进机截割头的设计原则，讨论了提高截割头截割效率的合理方案，提供了设计用的主要数据。
关键词：截割头；设计原则；截割效率中图分类号：TD42 文献标识码：A1 概要本文以纵轴式掘进机的截割头为研究对象。
截割头是掘进机的关键部件，它直接参与对工作面的掘进工作。
其设计参数较多，这些参数之间互相影响和制约，同时截割头的设计质量的好坏决定了掘进机整机的截割性能，这对截割头的使用寿命，以及整机的稳定性和可靠性都有着直接的影响。
2 工作原理掘进机的工作过程是：操纵行走机构向工作面推进，使截割头在工作面的左下角钻入，水平摆动油缸使截割头横向截割到巷道的右侧。
然后利用升降油缸把截割头上升接近等于截割头直径的距离，并使截割头向巷道左侧截割。
如此往复截割运动，截割头就可以完成整个工作面的截割。
当然掘进机的截割方式与掘进巷道断面的大小，形状，煤岩的分布情况有关。
在截割头截落煤岩后，由装运机构将其装进掘进机中间的输送机构，再最终装进矿车或巷道输送机。
因此，纵向截割头通常的截割过程可以总结为纵向钻进、水平摆动截割和垂直摆动截割三种工作方式。
3 结构研究3.1 影响设计的因素如果能保证在旋转截割的过程中，使参加截割的每个截齿都截割相同大小的煤岩，让各截齿的受力相等、运行平稳，并且产生的磨损也基本相同，这样的截割头设计是最理想的。
但是有很多因素影响截割头的设计，主要有以下几个方面：（1）煤岩自身的性质，主要有抗截强度、硬度、磨蚀性、坚固性系数等；（2）截割头的结构参数，主要有截割头的几何形状、外形尺寸、截齿排列、截齿数量以及截线间距等；（3）截割头的工艺性参数，主要有摆动速度、截割头转速、切削厚度、切削深度等。
在截割头的设计上，这些因素的影响并不是孤立的，它们之间相互关联和制约。
3.2 结构形式3.2.1 外形截割头的外形是指截割头的几何形状，它是由截齿的齿尖所形成的外部轮廓，通常称为截割头包络面。
关于纵轴式掘进机截割头外形设计的讨论摘要:介绍了纵轴式掘进机截割头外形的设计要求以及重要的参数要求,联系实际的工作情况,对于截割头不同外形尺寸进行分析关键词:截割头外形参数我国各大煤矿采用的掘进机截割头,按其布置方式分为纵轴式和横轴式两大类。
而针对我国煤层的工况以及考虑使用的经济性,纵轴式截割头普遍被各种掘进机型所应用,现根据几年来我们公司设计和现场使用纵轴式截割头的情况,浅谈自己的认识。
1 截割头外形尺寸的确定截割头的外形尺寸很关键,一个合理的外形尺寸,不仅可以使截割头具有较强的破煤岩能力,而且在工作过程中可以获得较平整的巷道顶板、底板和侧帮。
(1)截割头的长度。
纵轴式掘进机截割头的长度是指沿截割臂轴向方向的长度,其值的大小影响工作效率。
截割头长度较长,工作时截割阻力增加,尤其是在截割臂摆动的过程中,会使截割臂摆动速度降低,一个工作循环的时间加长,影响掘进速度;截割头太短,钻进深度就会减小,也会使掘进机的掘进速度降低。
另外,截割头的长度与工作面的棚间距也有一定的关系,理想状态下,一次或几次掘进的距离应该等于整数倍的棚间距离(我们假设一次掘进的距离就等于一个截割头的长度),但是这种计算方式是不能实现的,因为各个地域地质条件的不同决定了工作面架设的棚间距离不同,所以这种算法不能得出固定的尺寸。
通常,根据实际经验,纵轴掘进机截割头的长度可取500～900mm,大功率的掘进机可以取到1100mm左右。
(2)截割头的直径。
我们先通过截割电机的功率来初步确定截割头的转矩:式中:P—截割头切割功率(kw)N—截割头转速(r/min)则截割头平均切割力F:式中:R—截割头的平均直径从以上计算可以推断,在功率和转速已经固定的前提下,切割力的大小与截割头直径有直接的关系,假设截割头上有m个截齿,且载荷均布,则会有:可见,若截齿数量一定,直径越大,每个截齿的切割力就越小,那么是不是截割头直径越小越好呢？显然不是的,截割头直径越小,工作面的循环时间就越长,工作效率就越低。
悬臂式掘进机切割头截齿间距对截割性能的影响E.Mustafa Eyyuboglu，Naci Bolukbasi摘要本文主要研究悬臂式掘进机球柱形切割头环状布置时，不同间距对截割性能的影响。
因此，本实验设计制造了两个实验用切割头，一个采取等间距布置，一个采取不等间距布置。
其中截齿不等间距布置的切割头经过了特殊的设计，以防止头部刀架发生重叠。
截齿等间距布置导致刀架头部刀架重叠，不易加工制造，因此通过实体建模和实际应用对其进行讨论。
这些切割头的切削性能测试及分析在土耳其Park Cayirhan煤矿进行。
尽管载荷平衡分析的结果预测等间距布置的截齿会有更好的截割性能，但通过对瞬时遍历速度和截割速率的测量，截齿的磨损和机械振动显示两种切割头的截割性能并无显著区别。
关键词：掘进机切割头设计环状节齿间距性能预测1.简介在切割头设计过程中首先要考虑的是减小截齿所受载荷的变化，这也将最大限度地减少切割头的振动，从而提高截割效率。
如果截齿沿整个切割头外围等间距布置，截齿所受的载荷变化将维持在最低水平。
但是，切割头端部有限的空间使得刀架不能够等间距分布。
另一方面，不同的截割条件使切割头上不同部位的截齿承受不同的截割载荷，例如：拐角处的截齿所处的截割工况较其他地方恶劣，因此将承受更大的载荷。
Hurt和MacAndrew曾提出在拐角处的截齿区域采用分度的栅格桁架以平衡截齿所受载荷。
但是，任何平均切割头截齿所受载荷的研究成果都未能在实际中得到应用。
截齿沿切割头的布置间距可分为轴向间距（S L）和周向间距（C S），如图1所示。
轴向间距是指相邻两截割线沿切割头轴向的距离，它取决于截割深度和被截割材料的可截割性。
周向间距是相邻截齿在与旋转轴垂直的方向上测得的角距。
周向间距取决于包角、切割头直径、行间距、截齿总数、刀架尺寸以及喷雾降尘所需的额外空间。
截齿间的轴向距离直接决定了截齿所能截割的断面面积，因此，截齿承受着载荷。
轴向间距对掘进机切割头性能的影响已经得到了系统的研究，并有详细的文件记录。
掘进机截割头的优化设计作者：李龙来源：《科技探索》2014年第02期摘要：通过改变截割头的形状、截齿排列，来改善截割头的性能。
关键词：掘进机截割头截齿排列1 概述：掘进机作为巷道掘进设备，在矿山开采中起着重要的作用，截割头是掘进机的重要组成部分，在截割过程中，消耗整机的大部分功率。
截割头结构复杂，装配参数较多，这些参数直接影响截割头性能。
掘进机截割头在使用过程中，发现截割头有偏磨现象，截齿磨损严重，截齿更换频繁，有时还必须补焊齿座，截割头螺旋叶片和尾部磨损快等问题。
严重影响掘进机的截割性能。
分析原因：影响截齿和齿座磨损的因素主要有材料的耐磨性能，截割头外形及外径、截齿的形状及排列，内喷雾系统，截割岩石的地质条件和使用操作等，尤其是截齿排列对截齿磨损和截割头效率有很大影响，介绍图解法分析截齿排列。
2 几何参数2.1 外形尺寸的确定根据EBZ-160掘进机截割范围及效果的原则，截割头的最大外径D=1120mm，总长度为L=900mm。
2.2 截齿数量的确定根据资料查找及截割头的最大长度来确定截齿数为36个。
2.3 截齿在截割头上的仰角a的确定该截割头上的仰角对整机的截割效率和截齿的磨损起决定性的作用。
为了达到最佳的截割力传递，截齿安装的范围一般取a=45一48°，在此取a=46°。
2.4 螺旋线头数的确定为了使该截割头既有较强的截割力，又能较顺利地排屑，将截齿排列呈螺旋线状，因单头螺旋升角过小，排屑困难而不能选取，故选择双头螺旋排列。
3 截齿的布置方法3.1 设计原则3.1.1沿截割头体的轴线采用等间距均匀布置。
该间距称之为截距t，一般推荐取值范围为：t=20～50mm。
它与煤岩性质有关，截割硬度低的煤层时取大值，截割硬岩时取小值，中硬煤岩层，一般取t=25mm。
该，保证截割平稳，保证每个单齿等均匀磨损。
3.1.2沿截割头体的周向采用等角度均匀布置。
该角度称之为周向角θ，其原因、布置方法和目的与上述相同，它与布置的总截齿数相关，一般推荐取值范围为：θ=10°左右。
