【正文】 60mm 刨 速： ～ 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 6 2刨煤機系統(tǒng)原始資料和工況參數(shù) 原始資料和工況參數(shù)是刨煤機設計必不可少的內(nèi)容，是影響刨煤機設計的主要因素。 表 2— 1 刨煤機系統(tǒng)原始資料 Tab21 the original data of plow system 名稱 符號 單位 用戶要求的生產(chǎn)能力 Q 240 /th 工作面煤層的厚度 最大厚度 maxH 最小厚度 minH 刨煤機系統(tǒng)工作方式 單刨穿梭式刨煤 煤層抗截強度 A 225Ncm 煤的脆塑性 脆性煤 韌性煤 特脆煤 韌性煤 輸送機允許裝載斷面積 0A 2m 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 7 煤的實體密度 ? 3tm 煤的松散系數(shù) sk 對于具體煤層的物理機械性質(zhì)、煤層可刨性、煤層夾矸的情況以及工作面煤層的厚度變化范圍， 都應到井下實地測定。整個刨煤機系統(tǒng)的設計基本都是根據(jù)這些參數(shù)進行的。輸送機單位劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 8 小時理論輸送能力 sQ 按式（ 2－ 1） 03600s s sQ A k V? ?? ? ? ? ??????????? （ 2－ 1） 式中： 0A — 輸送機允許裝載斷面積， 2m ； k? — 輸送機溜槽充滿系數(shù)； sV — 輸送機鏈速， ms； s? — 煤的松散密度， 3tm。刨煤機理論生產(chǎn)能力 tQ 按式 (2－ 2)計算。 因此，從經(jīng)濟和技術角度考慮，必須確定合理的刨速，才能既保證用戶要遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 9 求的生產(chǎn)能力，又能降低成本，提高經(jīng)濟效益。 因此確定刨深為 35～ 60mm。 （ 2）高速刨煤法（ bsVV? ） 這種刨煤方式，刨頭無論沿工作面哪個方向運行，刨速 bV 總是大于鏈速 sV ，并且鏈速 sV 、刨深 h和刨速 bV 在刨頭上下行刨煤過程中不變。刨頭上下行刨煤過程中刨速不同，但采用一種鏈速 sV 和一種刨深 h 。 (2).在通常情況下，刨速應盡量采用較大值。 針 對 高 速 刨 煤 法 ( bsVV? ) ， 刨 速 和 鏈 速 的 確 定 順 序 為 ：0,s s p v bV A Q k k V? ? ? ?。 k? — 輸送機溜槽充滿系數(shù)。煤的實體密度? ＝ 3/tm，煤的松散系數(shù) sk ＝ ，則煤的松散密度 s? ＝ ＝ 3tm。假設輸送機中部槽的長度為 zL ，考慮到刨頭穩(wěn)定性和為了減小摩擦阻力，以及刨頭運行中可能被輸送機溜槽卡住，通常刨頭的長度應該在 zL 與2 zL 之間。 刨頭高度的確定 此高度是能適應最大和最小煤層厚度的刨頭高度。刨頭的最低高度 minbH 是指對應某一具體工作面采高的最低高度。取 ZH =。 這里取 ?=5cm。 式中： maxbH — 刨頭的最大高度， cm ； maxH — 工作面煤層的最大厚度， cm 。 刨頭的設計高度是指刨頭在設計和制造時中所采用的高度。 刨刀間距 t 的確定 兩刨刀間的距離，即刨刀間距，應保證刨刀刨削煤壁后，兩刨刀間不留下煤脊或煤槽，即必須把煤刨落下來。此外，刨刀的排列方式?jīng)Q定著刨頭的裝煤效果，下面分別介紹三種不同形式的刨刀排列。這種排列方式，刨刀受力均勻，能耗比較低。有實驗表明比直線式排列的能耗高劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 16 約 17%。 介于直線式和階梯式排列的好處，我選擇混合式刨刀排列。因此，刨刀間距必然存在一個臨界值，刨刀間距的臨界值 jt 按式 (5－ 4)計算。 xK － 刨槽的寬度系數(shù) ， 對于韌性煤 xK ＝ ， 對于脆性煤 xK ＝ ，對于特脆煤 xK ＝ 。 m =16. c. 刨頭最小和最大高度的截線數(shù) 刨頭最小截線數(shù) minn 按式 計算。 對于最小高度的刨頭： minmin 1bHt n? ? ? ????????????? （ 5－ 8） = 11073? = 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 18 對于最大高度的刨頭 : maxmax 1bHt n? ? ????????????? ? （ 5－ 9） =117120? = 在設計刨刀間距的時候，考慮到煤層性質(zhì)有所變化，刨刀間距可有所變化。 st 和 dt 的確定需考慮以下幾點 ： （ 1） 直線式排列刨刀的間距一般不應超過 11cm ，頂部和底部刨刀間距應取較小值，但不應小于 5cm ； （ 2） 考慮到煤層性質(zhì)有所變化，在設計刨刀間距時，可對刨刀間距的計算值進行適當調(diào)整。 dt = . 刨槽寬度 刨槽寬度是指刨刀刨削煤壁后，在煤壁表面留下刨削痕跡的寬度，而刨刀遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 19 間距是指相鄰兩刨刀中心線之間的距離。 設計的 bst :,(由上至下 )。 m －直線式排列的刨刀把數(shù) 。實際頂?shù)秹K的刨刀把數(shù)應該是安裝在頂?shù)秹K上的刨刀數(shù)量。 b. 基體底刀座上中心線一側的刨刀數(shù)量 dn ，刨刀的平均間距 dt ，寬刨刀數(shù)量 dkn 和有安裝角度刨刀數(shù)量 dan ，以及有角度刨刀的平均安裝角度 d? 。 B Z m nF F F F? ? ????????????? （ 6— 1） 式中： ZF — 刨削阻力， kN ； mF — 刨頭運行摩擦阻力， kN ； nF — 刨頭裝煤阻力， kN ； 圖 6－ 1 刨刀受力示意圖 forc e of planing tool in the sc hematic diagram 在實際刨深選取過程中，一定要注意刨深的合理選取，應參照不同工況下刨深的優(yōu)化結果來確定，在滿 足生產(chǎn)能力和其他條件下，刨深的選取應盡量趨于優(yōu)化值。單個刨刀的刨削阻力 ZiF 按式（ 6— 3）計算。 其中：直線式和階梯式排列的刨刀和頂部、底部刨刀所 受的 刨削阻力 ZdiF 按 上式 計算。 1k — 外露自由表面系數(shù)；其具體取值見 6－ 3； 2k — 截角影響系數(shù)，其具體取值見表 6－ 4； 頂部刨刀刨削角 ?? 77176。 ? — 刨刀相對刨頭牽引方向的安裝角度。 25176。 對于直線式排列刨刀，外露自由表面系數(shù) 1k 按式（ 6－ 6）計算。? △ max 切削部分為錐形 2 s in / s in2co s s in co tpb? ?? ? ??????????遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 25 在△＜△ max 時， 主刨削刃為橢圓形 ? ?m a x m a x22?? ? ?pb ＝； 側刃為直線傾斜狀 在△ △ max 時， bp=bn+2tg? （△－△ max）； 在 39。 當 A 200 /KNm 時 bS ＝ ；當 A =200～ 250 /KNm 時 bS ＝ ； 當 A 250 /KNm 時 bS ＝ 。時， oK ＝；對于底部刨刀，當其安裝角β＝ 20～ 30176。 這里 hK =. ● 直線排列式： ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ?=0 N ● 階梯排列式： ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ?1 0 2 ????????? = N ● 頂部刨刀（由上至下）： ① ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ? ????????? = N ② ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ? ????????? = N ③ ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ?1 0 2 ????????? 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 28 = N ● 底部刨刀（由上至下）： ① ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ? ????????? = N ② ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ?1 0 2 ????????? = N ③ ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ? = ? ? ????????? = N ZF 刨刀所受的刨削阻力 ZF 應是刨頭中心線一側各種刨刀所受刨削阻力的合力。刨刀刨削阻力 YF按式 （ 6－ 9） 計算。 1 1 1 1 1m m m m mX X S i X C i X T i X D i i X X ii i i i iF F F F F K F? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??????? （ 6－ 10） 式中 : XSiF — 刨頭頂部刨刀所受的平均側向力， N ； XCiF — 超前刨刀所受的平均側向力， N ； XTiF — 掏槽刨刀所受的平均側向力， N ； XDiF — 刨頭底部刨刀所受的側向力， N ； XXiF — 工作在階梯式刨刀所受的平均側向力， N ； m — 各種刨刀所對應的數(shù)量； iK — 刨刀同時工作系數(shù)， iK 的取值見表 6－ 6。 參照刨煤機設計選取 zb =。對于濕煤 0? 取較大值，對于干煤 0? 取較小值 .取 . ? －刨頭裝載表面的傾斜角度， ? 如圖 6－ 4 所示，選取 60176。對于濕煤 0? ＝ MPa ， 干煤 0? ＝ 。 ) 30 45 60 75 90 ? (176。 mF = KS? + fS? + SS? ???????????? （ 617） 式中： KS? — 煤壁側向力 XP 產(chǎn)生的摩擦力， KN. fS? — 刨頭重量 HG 產(chǎn)生的摩擦力， KN。 取 1345mm。 KW =2 Lqk 式中 ： kq — 每米鏈重， kg/m,根據(jù)預選的刨鏈確定 kq =18kg/m. L— 工作面長度， m. 設計的 L=180m。 裝煤原理 研究表明，刨頭前面運動的煤，實際上處于一個近似六面體之中，煤壁、底板、刨頭、輸送機可看成是四個不可擠壓的面，即是一個非自由面，所以這部分運動的煤只能被擠向剩下的兩個自由平面。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 39 圖 7－ 1 刨頭裝煤示意圖 the c harging c oal sc hematic diagram of plow head 煤壁被刨刀刨削后，其外形與刨刀的排列形狀非常相似；而煤壁的形狀和結構，直接影響刨頭的裝煤效果。因此，只有煤壁、輸送機滑架和刨頭裝煤斜面形成的空間結構較合理，才能有助于裝煤。 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 40 根據(jù)前面設計，刨頭結構和尺寸如圖所示。 圖 101 3Z??? 型行星齒輪傳動 Fig101. 3Z??? the transmission of plaary gear 配齒計算 現(xiàn)考慮到該行星齒輪傳動的外廓尺寸較小，故選擇中心輪 a的齒數(shù) aZ =18 和行星輪數(shù)目 pn = b和 e的齒數(shù)盡量可能小 ，即應取 ?? be ZZ pn =3。取算式系數(shù) ?mK