采煤机滚筒螺旋叶片磨损的影响因素分析

李 斌

（潞安化工集团漳村煤矿， 山西 长治 046032）

引言

采煤机是矿井开采中不可或缺的关键设备，主要组成构件有牵引部、截割部、电气控制系统、液压部以及其他辅助配置等，牵引部主要作用就是实现采煤机的循环往复动作，而采煤机的截割效率就与牵引速度的大小密切相关；截割部是采煤机的最关键构件，主要负责切割煤岩并完成落煤动作；电气控制系统是采煤机的主要动力源，控制着采煤机的开停机、牵引速度大小调节、摇臂升降等，同时，还可以起到过载保护的作用；液压部主要工作就是调高采煤机摇臂滚筒；其他辅助装置相互配合工作，实现开采作业的平稳运行[1]。其中，螺旋滚筒作为采煤机的工作部件，由叶片、筒毂、截齿、齿座和端盘等部件组成，叶片的主要功能是装煤动作，因此，采煤机滚筒螺旋叶片在装煤进程中有着重要作用。由于在煤矿开采中，煤岩通常都会含有夹矸、断层等复杂情形，造成采煤机滚筒不同程度的磨损[2]，因此，本文针对性地分析煤岩特性、牵引速度、滚筒转速及叶片螺旋升角4 个因素对采煤机滚筒叶片磨损的影响，进而确定合理的参数范围，降低采煤机滚筒叶片磨损，延长滚筒的使用寿命，提高采煤机的生产效率。

1 不同因素对采煤机滚筒螺旋叶片磨损的影响分析

1.1 煤岩特性对采煤机滚筒叶片磨损的影响分析

采煤机滚筒截割的直接对象就是煤岩，煤岩颗粒的形状大小、密度和硬度都会影响滚筒叶片的磨损，尤其是采煤机滚筒的磨损程度随煤岩硬度的增大而急剧增大。对于含不同夹矸的煤岩来说，其形状大小、密度等在单一或多种因素作用下，采煤机滚筒会产生不同程度的磨损[3-4]，本文主要选取分析的是煤岩坚固性系数对滚筒叶片磨损的影响。

当采煤机滚筒转速是92r/min、牵引速度是4m/min、叶片螺旋升角是13°时，分析煤岩不同坚固性系数1.4、3.5、5.1、6.8、8.4 五种参数下，采煤机滚筒叶片的磨损情况，得到图1 所示的关系图。

图1 不同煤岩坚固性系数对采煤机滚筒叶片磨损的变化关系

由图1 可知，随着煤岩坚固性系数的增大，采煤机滚筒叶片磨损程度越严重。且当煤岩坚固性系数是8.4 时，采煤机滚筒叶片磨损量最大，值为0.9938mm。

1.2 滚筒转速对采煤机滚筒叶片磨损的影响分析

在上述研究的基础上，选取煤岩坚固性系数是3.5、牵引速度是4 m/min、滚筒螺旋升角是13°条件下，分析不同滚筒转速72 r/min、82 r/min、92 r/min、102 r/min、112 r/min 五种参数下，采煤机滚筒叶片的磨损情况，得到如图2 所示的关系图。

由图2 可以看出，当采煤机牵引速度、螺旋升角不变的前提下，滚筒叶片磨损程度随滚筒转速的增加而逐渐减小。当滚筒转速是112 r/min 时，磨损量最小，值为0.258 1 mm。当增大滚筒转速时，同样也增大了滚筒截齿的破碎能力，反而减小了滚筒的切削厚度、降低煤岩的块度，使小煤岩颗粒对滚筒叶片的磨损也降低；另一方面，随着滚筒转速的增大，窄的滚筒叶片会快速将截割的煤岩抛向采空区，使滚筒叶片的承载量降低，缩短滚筒与煤颗粒的接触时间，从而使滚筒叶片的磨损程度也降低。

图2 不同滚筒转速对对采煤机滚筒叶片磨损的变化关系

1.3 牵引速度对采煤机滚筒叶片磨损的影响分析

选取煤岩坚固性系数是3.5、滚筒转速是92 r/min、滚筒螺旋升角是13°条件下，分析不同牵引速度2 m/min、3 m/min、4 m/min、5 m/min、6 m/min 五种参数下，采煤机滚筒叶片的磨损情况，得到图3 所示的关系图。

图3 不同牵引速度对采煤机滚筒叶片磨损的变化关系

由图3 可得出，随着牵引速度的增大，滚筒叶片磨损程度越严重，叶片磨损最大值是0.653 6 mm，最小值是0.098 5 mm。这主要是因为随着采煤机牵引速度的增大，滚筒的切削厚度也随之增大，使落煤量增大，加重了叶片间的煤颗粒拥挤摩擦作用，所以，叶片的磨损程度也会增加。

1.4 螺旋升角对采煤机滚筒叶片磨损的影响分析

采煤机滚筒叶片的主要作用就是装煤，因此，叶片螺旋升角会严重影响采煤机的性能，当叶片螺旋角发生改变时，其对煤颗粒形成的作用力也将发生改变，进而出现不同程度的磨损。

当采煤机煤岩坚固性系数是3.5、滚筒转速是92 r/min、牵引速度是4 m/min 条件下，分析不同叶片螺旋升角10°、11.5°、13°、14.5°、16°五种参数下，采煤机滚筒叶片的磨损情况，得到图4 所示的关系图。

图4 不同螺旋升角对采煤机滚筒叶片磨损的变化关系

由图4 可以看出，随着叶片螺旋升角的增大，滚筒叶片磨损程度加重。当螺旋升角是16°时，滚筒叶片的磨损最严重，最大值是0.702 0 mm；当螺旋升角是10°时，叶片磨损最小，最小值是0.108 5 mm。

2 结论

1）随着煤岩坚固性系数的增大，采煤机滚筒叶片磨损程度越严重。

2）滚筒叶片磨损程度随滚筒转速的增加而逐渐减小。

3）随着牵引速度的增大，滚筒叶片磨损程度越严重。

4）随着叶片螺旋升角的增大，滚筒叶片磨损程度加重。

5）综合可知，滚筒转速对滚筒叶片磨损影响最大；螺旋升角对叶片磨损影响较小，煤岩坚固性系数和牵引速度对叶片磨损影响相比较小。