采煤機(jī)滾筒裝煤過(guò)程仿真及裝煤效率研究.pdf

1、滾筒式采煤機(jī)是以螺旋滾筒作為工作機(jī)構(gòu)的采煤裝備，除了完成截煤之外，其另一個(gè)主要功能是把截落的煤炭裝入采煤工作面的刮板輸送機(jī)。數(shù)十年來(lái)，滾筒式采煤機(jī)螺旋滾筒的裝煤效率一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)，而薄煤層滾筒采煤機(jī)的裝煤效率低的問(wèn)題則更加突出。本文結(jié)合理論分析，采用離散元軟件仿真的方法，對(duì)影響采煤機(jī)滾筒裝煤效率的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、煤體性質(zhì)參數(shù)、滾筒結(jié)構(gòu)形式等因素進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于采煤機(jī)滾筒裝煤機(jī)理，對(duì)葉片上某

2、一煤顆粒進(jìn)行了力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)出計(jì)算裝煤效率的理論模型，由此模型分析得出影響滾筒裝煤效率的主要因素包括滾筒直徑、葉片直徑、筒轂直徑、葉片厚度、葉片頭數(shù)、螺旋升角、滾筒寬度等滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)，滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及采高、充滿系數(shù)、摩擦角、煤流的松散系數(shù)等。結(jié)合采煤機(jī)滾筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特點(diǎn)，對(duì)上述各因素對(duì)滾筒裝煤效率的影響規(guī)律進(jìn)一步做了較為深入的分析，為提高螺旋滾筒的裝煤效率提供了理論依據(jù)。⑵基于離散元基本原理，利用PF

3、C3D軟件建立了煤壁模型及刮板輸送機(jī)中部槽簡(jiǎn)易模型。利用UG軟件建立了滾筒三維模型并導(dǎo)入PFC軟件中，與煤壁模型及刮板輸送機(jī)中部槽簡(jiǎn)易模型共同組成了采煤機(jī)滾筒裝煤仿真模型。以某型號(hào)薄煤層采煤機(jī)為研究對(duì)象，以葉片螺旋升角、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度為主要設(shè)計(jì)變量，分別對(duì)采煤機(jī)滾筒的順轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)裝煤過(guò)程進(jìn)行仿真，統(tǒng)計(jì)滾筒裝煤效率以及裝煤過(guò)程中滾筒葉片包絡(luò)范圍內(nèi)顆粒速度、顆粒數(shù)，得到了三個(gè)因素對(duì)滾筒裝煤效率的影響程度、影響規(guī)律以及它們最佳匹配組合。以滾

4、筒轉(zhuǎn)速為研究重點(diǎn)，得到了轉(zhuǎn)速對(duì)煤流X、Y、Z三個(gè)方向分速度的影響規(guī)律，為采煤機(jī)滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作中運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇提供了一定的參考價(jià)值。⑶根據(jù)滾筒裝煤機(jī)理及采煤機(jī)工作特點(diǎn)，分析了煤的濕度、摩擦系數(shù)、煤巖密度、煤塊大小等煤巖性質(zhì)參數(shù)對(duì)裝煤效率的影響。利用顆粒流離散元軟件仿真，重點(diǎn)研究了煤的摩擦系數(shù)、煤與葉片之間的摩擦系數(shù)、煤顆粒大小對(duì)滾筒裝煤效率的影響規(guī)律，為進(jìn)一步完善滾筒裝煤理論內(nèi)容提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。⑷采用離散元仿真方法，以尺寸規(guī)格相同

5、的普通螺旋滾筒、錐形螺旋滾筒、變升角螺旋滾筒、葉片軸向傾斜螺旋滾筒為研究對(duì)象，從煤流的軸向速度和拋出距離兩個(gè)角度研究滾筒的裝煤能力，通過(guò)分析煤流運(yùn)動(dòng)軌跡及煤流與葉片的微觀作用機(jī)理，得出：滾筒逆轉(zhuǎn)時(shí)，變升角螺旋滾筒和葉片軸向傾斜螺旋滾筒可提高裝煤效率；而滾筒順轉(zhuǎn)時(shí)，葉片軸向傾斜螺旋滾筒可提高裝煤效率，通過(guò)對(duì)這兩種滾筒結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了力學(xué)分析，提出今后應(yīng)從減小煤流與葉片之間的摩擦力，縮短煤流在滾筒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增大煤流在滾筒內(nèi)部加速度這幾個(gè)方