采煤机截齿可靠性

摘 要：在采煤机和掘进机的滚筒上所用的刀具,通常称为截齿。采掘机中电动机的功率绝大部分都是由截齿来消耗的。截齿是需要经常更换的易损件,对吨煤成本有一定的影响。所以,对于提高截齿的质量、可靠性、强度、寿命和工作性能,正确选用和安装截齿,提高采煤机的生产效率和降低成本有着重要意义。

关键词：截齿；采煤机；可靠性

中图分类号：TD8文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）008(C)-0136-01

引言：矿用截齿是采煤及巷道掘进机械中的易损件之一，是落煤及碎煤的主要工具，它的性能好坏直接影响采煤机械生产能力的发挥、功率的消耗、工作平稳性和其他相关零部件的使用寿命。截齿的种类很多，一般结构是在经淬火、回火处理的低合金结构钢刀体上镶嵌硬质合金刀头。截齿在工作时承受高的周期性压应力、切应力、冲击负荷。其主要失效形式为刀头脱落、崩刀和刀头、刀体磨损，在某些工况条件下也经常因为刀体折断造成截齿的失效。由于截齿刀体的机械性能好坏直接影响截齿的使用寿命，所以合理选择截齿刀体的材质和有效的热处理方式，对减少截齿刀体的磨损折断、降低采煤机截齿消耗量、提高采煤机械运转率、增加采煤生产的综合经济效益，都有积极的意义。

截齿是采掘机械的易损件,通过长期对截齿的分析与研究,从新型截齿的选用、截齿布置及截齿结构改进等几个方面对采煤机截齿的可靠性进行了简单分析。提高截齿的可靠性,降低齿耗占吨煤成本中的比例,提高采煤机有效工作时间。采煤机截齿的可靠性与截齿本身诸因素、采煤机的因素、煤层赋存条件等多种因素有关。

一、截齿可靠性的表示

截割刀具的可靠性是指刀具在规定的切削条件和时间内完成额定工作的能力。故障停车使截齿产生故障失去工作能力。例如：逐渐产生的刀具磨损；突然产生的磨损和丢失等。磨损故障是截齿折旧的正常形式。截齿一般比较容易维护修理和重磨,经修复和重磨后还可以使用一段时间。刀具总的使用时间即为总使用寿命。

截齿可靠性即有一定的平均数量特性,又有随机性的特点。因此,研究刀具可靠性都采用数理统计和概率分析方法。

截齿工作在Lj磨损长度期不出现故障的概率

P(Lj)=∑KiPi(Lj)

式中Pi(Lj)―――在i种故障形式下,不出现故障的概率；

i―――不同故障形式(如磨损故障;硬拆故障;丢失故障)；

Ki―――故障概率系数(磨损时K最大,丢失时K最小)。

以上通过大量的统计,形成指导性文献。例如：磨损占80%,折断占15%,丢失占5%,累计得出总的概率。

二、提高截齿可靠性的途径

(1)采用新型采煤机截齿产生的效果

新型截齿可以提高对工作面的负荷量的6%―8%。工作稳定时切削面积达到18―30cm2,并能降低能耗8%―32%,在全负荷工作时可以提高进给速度15%―40%。采用新型截齿可以使采煤机采出的煤块度大,降低粉尘,改善工作条件,明显降低截齿的耗量。对于径向截齿3P1―80与U90B相比耗量可降低50%―70%,用于这种截齿上的硬质合金也降低到最低限度,批量生产时硬质合金的耗量只占65%―85%。新型截齿的耐用度如PKC―1和PKC―2型比径向截齿U90M5和U796高出1.5―2.5倍,且硬质合金的耗量降低1倍。

对于新型截齿的要求,应根据确定的定额,同时还应考虑截齿的修复使用。

新型截齿消耗定额Nx=∑NiQi-KBNB

式中Ni――新型截齿单位消耗定额；

Qi――计划采煤量,Qi=1 000 t；

KB――截齿修复时降低截齿的耐用系数；

KB=0.7―0.9；

NB――修复的截齿数。

(2)增大切向截齿数量,减少径向截齿截齿安装最理想是截齿上所受合力方向应与齿身重合,否则会出现齿身与未被截落的煤体发生干涉,这将使截割阻力显著增大,齿身与煤体的接触挤压无疑增加了粉煤量,加剧了截齿的磨损,使截齿的使用寿命降低,耗齿量上升。

切向截齿伸出的长度大,且因力的分配好使它的强度大,切出煤的厚度大。同时由于力的方向是与刀轴同向的,刀齿不受弯力,因此可减少硬质合金的用量。径向截齿受力情况较差,磨损较严重,用的数量要少一些。径向截齿为加大截割的长度,可加大刀体的横截面积,并采用厚的硬质合金块,不仅提高它的强度,还可以在使用中不断地进行修磨。用钝了的截齿可以重磨(一般可重磨2―3次),这样可以节省刀齿。

(3)采用可实现转动的截齿

采用如图1所示结构的切向截齿。由于刀头的直径D较大,固定轴d直径较小,所以,刀齿就容易旋转,截割中,刀齿的旋向会使刀尖自动刃磨,提高截齿的寿命。同时为使硬质合金牢靠,不因磨损而硬质合金脱落,使刀尖部分刀体材料不易磨损。所以,在硬质合金周围采取火焰喷涂或等离子喷涂来增加寿命,提高截齿的耐磨性。可回转截齿结构简单,容易制造,得到广泛的应用。

结语：通过上述方法能较大提高采煤机截齿的可靠性,减少截齿的损耗,明显提高采煤机的利用率,降低齿耗占吨煤成本比重。

作者单位：国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿机电办

作者简介：孙仕军，男，助工，专业：机械设计制造及其自动化，现在国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿机电办工作 从事综采综掘机电设备技术管理工作。

参考文献：

[1]李昌熙.采煤机[M].北京:煤炭工业出版社,1988.

[2]陶驰东.采掘机械[M].北京:煤炭工业出版社,1985.

[3]苏保晋.采煤机破煤理论[M].北京:煤炭工业出版社,1992.