采煤机截齿的设计

摘 要 本文通过对采煤机截齿的优化设计来延长截齿的使用寿命。本次设计通过认识和了解采煤机及截齿的工作情况，确定截齿的几何参数对截割性能的影响，从而寻求最佳的截齿参数。然后通过对采煤机截齿的失效形式和失效原因的分析，寻找到影响截齿使用寿命的因素——材料、钎焊及热处理工艺。在对截齿材料进行选择后，利用正交试验法对热处理工艺进行优化设计，从而选定工艺参数，建立最佳工艺方案。达到采煤机截齿优化设计的目的，提高截齿的使用寿命。

关键词 采煤机截齿；热处理工艺；正交试验法； 优化设计

中图分类号TD82 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0167-02

0引言

煤炭工业持续，稳定，协调的发展，是顺利实现社会主义建设宏伟目标的重要条件。随着煤炭工业的不断发展，对采掘机械的要求不断提高。不断完善各类采煤设备，使之达到高效，高产，安全，经济；向遥控及自动控制发展，以逐步过渡到无人工作面采煤，是今后采煤机械化的发展方向。

截齿是采煤机上的主要零件之一，是破碎煤岩的工具，也是需要经常更换的易损件，提高截齿的强度、寿命，能很大程度的提高采煤机产效率，降低成本。

1 设计方案

本次设计的采煤机截齿主要应用于坚韧，夹石多，层理和节理不发达的韧性硬煤层，煤层厚度1.3m～3.5m，截割阻抗A=240-360N/mm。

1.1 截齿的结构及几何参数

采煤机上的截齿种类很多，基本上分为两类：扁形截齿和镐形截齿。根据煤层的性质及不同类型截齿的特点，这里选用扁形截齿中的屋脊状前面截齿。屋脊状前面截齿的强度高，截煤时不易形成密实核，产生的煤粉少，截齿受力也相对减小。这种截齿适用于韧性，夹石多的硬煤层。

根据截齿几何参数对截割性能的影响，选取恰当的截齿参数：

截角-80°；刀尖角-72°；后结构角-8°；后角-10°；侧角-10°；切削部宽度-15mm

截齿在齿座上的伸长度必须符合截割工况，以防止齿座与煤体接触而挤煤。为此，截齿径向伸出长度lp应大于工作时的最大煤屑厚度hmax，可按下式确定：

lp=khmax

式中：k-储备系数，可取：对螺旋滚筒的径向截齿k=1.3～1.6，切向截齿k=l～1.2；对钻削头k=1.8～2.5；对立滚筒k=1.2～1.4。

取k=1.44

则Lp=1.44*73=105mm

通过查得相关资料，初次确定截齿尾部尺寸，长h=38mm，宽b=26mm，尾部长度为95mm

1.2 截齿的材料及工艺

目前， 采煤机截齿均是采用焊接硬质合金刀头工艺以提高其综合性能。由于刀头和齿体材料不同，导热性也不同，影响了焊缝质量， 使截齿出现刀头掉落、磨损不均的现象。根据截齿工作条件，本文选择合理的渗硼工艺，通过正交试验分析及试验验证得出最佳的渗剂配方及工艺条件， 它们是： 15%B4C+ 10%Na2SiF6+ 2%KBF4， 充填剂（SiC） 73% ， 渗硼温度为950℃， 渗硼时间为16h.

1.3 截齿的受力计算

切削力Z与煤的性质（截割阻抗，压张情况，脆塑性），刀具几何参数（截角，截刃宽度，前面形状及安装角度）及截割参数（切削厚度，截距，截割方式及刀具配置）有关。综合上述分析：

此外，力X将引起变形和对O-O1轴的扭应力τmax=T/αhb2=Xa/αhb2=0.33*4914*37.5/（0.22*38*262）=10.76 Mpa﹤[τ]=40 Mpa

由此可知，所选截齿的尺寸满足材料的强度要求。

2 结论

本文根据截齿几何参数对截割性能的影响，从而寻求了最佳的截齿参数。选择了最佳的材料及工艺参数，并进行受力分析及强度计算，确保满足使用要求，达到采煤机截齿优化设计的目的，提高截齿的使用寿命。

参考文献

[1]唐果宁，黄良沛，等.采煤机截齿渗硼工艺的正交分析研究.湘潭工学院，1998（6）.

[2]孙洪江，宋茂勇.采煤机截齿的强度计算.煤矿机械，2005（3）.

[3]安运铮.热处理工艺学.北京：机械工业出版社.

[4]周凤香，王德夫.机械设计手册.3版.北京：化学工业出版社，1993.