国内矿用镐形截齿的研究现状及趋势李建楠

采煤机镐形截齿失效形式和强度分析摘要：随着我国科学技术的进步，在我国各领域中的应用十分广泛。

针对双滚筒采煤机镐形截齿的失效问题，首先分析了该种截齿的结构和常见失效形式，然后对截齿的受力组成进行了研究，在此基础上，利用ABAQUS有限元软件，分别对正常工况、钎焊松动工况和齿体磨损工况下的截齿应力特点和失效机理进行了研究，并提出了相应的截齿结构优化建议。

关键词：采煤机；截齿；失效；强度引言常用井下工作面煤炭采割设备有螺旋滚筒采煤机和掘进机，由于煤质和生产率等原因，我国煤矿企业广泛采用前者。

螺旋滚筒采煤机的滚筒叶片上沿切向分布着不同数量的镐形截齿，采掘过程中截齿在滚筒带动下旋转并直接楔入煤岩体，使之产生裂纹并成片剥离。

截齿工作环境复杂恶劣，高温、高湿、强振动，极易造成各种形式的截齿失效故障。

据统计，我国煤矿企业每千吨煤炭的截齿消耗量为20个-100个，因此，截齿是滚筒采煤机上消耗量最大的易损件。

同时，由于截齿磨损和失效将造成截割阻力增大，因此截齿的使用情况直接影响采煤机的生产效率、能耗、采煤成本和其它设备的安全性。

本文将对采煤机镐形截齿的受力和不同应用条件下的失效机理等进行研究，为其使用、维护和设计提供有益借鉴。

1镐形截齿的组成及安装对于常见的镐形截齿，硬质合金齿头与齿体通过钎焊连接在一起，齿头部分材质强度高、硬度大，可楔入和劈裂煤岩；齿体部分韧性高，综合力学性能较好，可承受较大冲击；齿座为普通铸钢件，焊接在滚筒端面及圆周上，主要将齿体与齿座联接在一起。

截齿组成与失效形式采煤机截齿分为齿头和齿体两部分，齿头材质为硬度和耐磨性较好的硬质合金，齿体材质为韧性和强度较高的合金钢，齿头与齿体通过钎焊连接。

截齿端部呈锥形，方便对煤岩的楔入;而齿柄部分，根据截齿的不同固定形式其结构分为底端卡圈型、内置卡簧型和摩擦卡簧型3种。

本文将以结构较为简单的底端卡圈型截齿为研究对象，对其截割和失效进行分析研究。

该种截齿直接安装在齿座内，通过底部安装的卡圈进行轴向固定。

煤矿镐型截齿的损坏形式与解决方案镐形截齿是采煤机、掘进机的主要配件之一，在采煤及巷道掘进的过程中因为损耗严重，也被称为煤矿“易损件〞。

其性能好坏直接影响采煤机、掘进机生产能力的发挥，及其他相关零部件的使用寿命。

既然是煤矿易损件，那么镐形截齿的破坏和消耗量必然是巨大的。

在什么情况下，因为什么原因，镐形截齿会受到损耗呢.其损坏形式又有哪些呢.下面XX艾德为您具体介绍！1、截齿磨损镐形截齿随着截割时间的增加和煤岩的摩擦 ,导致齿尖变钝 ,出现磨损。

磨损后的截齿 ,切削局部的面积增大,使截割阻力增加 ,截齿强度降低 ,影响截齿质量。

怎么解决磨损的问题呢.对于镐形截齿 ,如果设计、制造和安装合理 ,可实现自磨刃性 ,就能够保持齿尖的锐利。

这时截齿出现的磨损为均匀磨损 ,截齿使用寿命就会很长。

2、合金头脱落当截齿磨损到一定程度后 ,其齿尖的硬质合金头将脱落。

合金脱落后 ,截齿利用齿身截割 ,阻力大 ,磨损严重 ,加速截齿的破坏。

如果要保证合金头在作业过程中不脱落，一方面要解决合金头材质的问题。

选择价格更高、材质更好的硬质合金，有利于合金头寿命的延长。

另一方面，通过在齿头部位堆焊耐磨层的方式，来增大合金头的支撑力，防止合金头脱落。

3、齿体弯曲与折断由于截齿的构造尺寸、刚度、布置方式等方面的原因 ,当截齿承受很大的外力时，截齿齿体出现弯曲、甚至折断的情况。

解决这个问题，需采用更好质量的截齿齿体材质，如42CrMo。

同时优化热处理工艺、保证截齿锻件的质量，以防止齿体的弯曲和折断。

4、截齿丧失在实际使用过程中 ,截齿的丧失现象也是普遍存在的问题。

截齿丧失的主要原因在于 :截齿固定不可靠或固定装置磨损等等。

这个问题很好解决，只要加强截齿的固定装置，同时操作人员多多细心观察，就能减少截齿丧失的问题发生。

通过上面的介绍，相信大家对截齿有了一定的了解，希望以上的介绍能对您有所帮助！。

悬臂式掘进机镐形截齿磨损应力分布影响因素研究
李高鹏
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2024(39)1
【摘要】为进一步探究悬臂式掘进机镐型截齿的磨损问题,以某镐型截齿为研究对象,从应力分布角度着手,分别探究齿尖锥角、截割速度和截割深度对应力分布的影响,确定该镐型截齿的最优参数组合为截齿锥角75°,截割速度2.0m/s,截割深度
30mm。

在此基础上,将优化后的镐型截齿参数组合应用于实践,结果显示,截齿寿命显著提升,证明截齿磨损问题得到有效改善,表明此研究具有一定的现实意义。

【总页数】3页(P35-37)
【作者】李高鹏
【作者单位】山西汾西矿业(集团)有限责任公司曙光煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD632.2
【相关文献】
1.镐形截齿破煤截割力的计算及影响因素分析
2.马路坪矿悬臂式掘进机振动镐齿截割原理分析
3.马路坪矿悬臂式掘进机振动镐齿截割原理分析
4.镐形截齿应力分布规律研究
5.镐型截齿不同角度对掘进机截割性能的影响研究
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石家庄大阳矿山机械技术开发有限公司发明的专利截齿与世界各国镐形截齿的结构及性能分析比较几十年来，镐形截齿在煤炭采掘、工程巷道掘进、公路维修路面铣刨，工程旋挖钻进等领域得到广泛地应用。

镐形截齿的广泛应用主要是由于它的结构简单，制造容易，适用性强。

为了适应各种不同的工作对象，提高镐形截齿的使用寿命，世界各国各大公司的产品也不断在做一些结构上的改进。

这些结构上的改进主要着眼于提高截齿尖部穿透力及寿命，提高齿体头部的耐磨性。

到目前为止，镐形截齿的结构大体分为五种，下面对这五种结构及性能进行一些分析：第一种，合金钢齿柄镶焊锥住形硬质合金齿尖。

（图一）这种结构是最原始的结构，但至今世界各国百分之九十以上的镐形截齿仍采用这种结构，包括知名的凯南麦特公司、德国的维特根公司、瑞典的山特维克公司，及绝大多数的中国公司都大量采用这种结构。

目前，这种结构的镐形截齿在市场上用量最大。

这种结构为适应不同工况，只靠改变硬质合金齿尖的尺寸（齿尖直径从8mm -42mm），以增强其强度，但是这种截齿的失效形式85%以上不是由于硬质合金尖损坏而失效，而是由于截齿体头部过早磨损而致使合金尖脱落而失效（图二）。

因而提高截齿体头部硬度成了提高这种截齿寿命的关键。

然而，无论选取多好的合金钢，其头部淬火硬度也只能达到HRC50左右，即便达到HRC50，由于在工作时截齿和工作对象接触部位的温度可高达700多度，头部耐磨性急剧下降，因而，这种结构限制了提高寿命的可能性。

图一图二第二种，合金钢齿体嵌镶蘑菇头形状硬质合金齿尖（图三）。

为了克服第一种结构的缺点，近些年来，一些大公司推出了蘑菇头硬质合金齿尖结构。

很显然，这种结构要比第一种结构好得多。

在使用中，蘑菇头保护了部分齿体钢体金属，减缓了合金齿尖脱离时间，从而使截齿寿命提高了很多。

（图四）是这种结构的截齿在使用中磨损的照片。

图三图四第三种，同第二种结构类似，山特维克公司发明了一种专利截齿硬质合金尖结构。

镐形截齿失效原因分析及改进措施摘要：镐形截齿在实际生产过程中极易失效。

根据截齿结构、材料选择和截割工况，以及生产现场失效调查统计结果，分析讨论了截齿失效的形式和原因，并提出了几点提高其工作性能的措施。

关键词：镐形截齿；失效；力学性能引言镐形截齿是采掘机械直接用来破碎煤岩的刀具，由低合金钢齿体与硬质合金齿头通过钎焊组合而成（见图1）。

由于截齿经常处在高冲击、高应力状态下工作，极易发生失效，影响截割效率和煤矿经济效益。

为进一步改进截齿的整体力学性能，减少截齿损坏量，提高采煤效率和经济效益，必须对引起截齿失效的原因做出分析和判断，以便提出改进措施。

图1 镐形截齿1镐形截齿优点镐形截齿具有下列优点:(1)镐形截齿结构简单，生产加工及井下使用时的安装拆卸方便(2)镐形截齿齿体及齿头均为园型结构对各个不同方向受力具有相同的抗力(3)镐形截齿磨损均匀且具有自磨刃功能，镐形截齿在切割岩煤过程中受力是不对称的，偏于截齿轴线受力更大一侧的切削力与过轴线的支撑反力间会形成力偶并迫使截齿绕自身轴线旋转，这种旋转的结果一是使截齿头部沿圆周方向的磨损均匀延长了使用寿命，二是可以产生自磨刃效果，有利于保持截齿切割刃的锋利降低切割阻力与动力消耗。

2镐形截齿的材料选择及截割工况镐形截齿由齿体、硬质合金头与钎焊层组成。

齿体与齿座连接的部分为圆柱形，主要用于固定与煤岩接触的部分为圆锥形。

硬质合金头通过钎焊的方式嵌入圆锥形齿头的焊缝中。

镐形截齿主要通过硬质合金头的尖劈作用截割煤岩，受力主要沿截齿轴线方向，切线方向的力较小，故所受弯矩力较小，不易造成齿体折断【1】。

镐形截齿在实际工作过程中工况较为复杂，由于其做回转运动，所以其承受冲击载荷很大，且是间歇式的。

在割入煤壁时，要承受采掘机械压入煤壁时很高的压应力和滚筒旋转造成煤岩对它的剪切应力，而且煤岩还会对截齿接触表面造成磨损作用，同时截割过程中还会遇到更为坚硬的夹石。

所以，截齿齿头材料的选择要求其具有良好的韧性和耐冲击性，同时具有较高的耐磨性能，通常采用硬质合金材料。

煤矿巷道掘进装备关键技术现状和展望摘要：我国煤炭开采的主要形式是井下作业，90%以上的原煤来自于井下，可以说提高井下开采的效率对提高煤炭产量是至关重要的。

而在煤矿巷道的开采过程中需要解决复杂的地质问题，因此，必须选择相应的工艺和设备。

随着科学技术的不断发展，我国的采掘设备与技术都取得了非常大的进展，并表现出良好的发展趋势，在提高生产效率的基础上实现了较高的经济效益。

因此，推动高效机械化设备和掘进技术的发展成为了巷道掘进技术发展的历史必然。

本文就此展开了论述，以供参阅。

关键词：煤矿；巷道掘进装备；关键技术；现状；展望引言煤矿的掘进设备和技术对煤矿生产至关重要。

高质量的设备能够帮助煤矿在短时间内打通巷道，开展工作，节省时间，并且在掘进任务中，能够和掘进工作系统高度配合，比如，与运输设备、除尘系统、供电系统等高效合作，完成掘进任务量。

而优良的掘进技术也是必不可少的，在掘进系统应该不断革新掘进技术，在掘进设备的制造中增加技术含量，利用技术来提升设备质量，改善设备运行状态。

同时新技术的应用能够促进掘进设备的改良，也能为掘进工作做出更加科学的方向指导，利用技术来减少掘进工作中不必要的人力物力投入，节省时间，协调掘进工作系统的各个工作运行部分，增加掘进设备和系统运行的科学性、合理性，高质量完成掘进任务。

所以，有必要分析掘进设备及其技术的现状，并预测该技术未来的走向，指导煤矿生产高效有序工作。

1现状1）近年来相继开发出的中、重型掘进机，标志着我国掘进机研制开发水平进入国际先进行列，使国产掘进机可经济截割120MPa硬度的岩石，使用范围不断扩大，目前已推广到铁路、公路、水利建设等部门，并出口俄罗斯、伊朗等国。

2）硬岩截齿研究达到了一定水平。

采用42CrMo合金结构钢作为截齿体材料，截齿刀头选用/三高0硬质合金刀头（高纯钨粉、高温还原、高温炭化），改进成型工艺和合金制取工艺等技术措施，研制的截齿被应用于EBJ120TP型掘进机上，在平顶山煤业集团一矿进行的井下工业性试验中共掘进进尺792m，掘进断面13m2，其中岩巷进尺45m，半煤岩巷进尺40m，岩石普氏系数f=6~8，截齿共消耗5把，折合010006把/m3（实体）。