低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦機械領域，具體為一種可安裝三種不同切割方式截齒的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒。
【背景技術】
[0002]采煤機滾筒的主要功能是截煤與裝煤，一般能耗的90%以上消耗在截割上，粉塵的生成也主要產生于截割過程中，其切割對象的性質極為不同。依據(jù)礦層性質的不同本應采用不同的切割形式:對于堅硬的脆性煤，應采用楔入式的楔形齒切割。對于堅硬的韌性煤，可采用剪切式的截齒切割。對極為復雜的煤層，采用現(xiàn)今廣泛使用的無鋒銳切削刃的錐形截齒較為合理，而現(xiàn)今最廣泛采用的是采煤機錐形截齒滾筒。
[0003]早在二十世紀60年代初我國生產的第一代單滾筒采煤機(MLQ64型仿波機組)試驗過程中，于1967年首次設計了錐形截齒(當時稱鎬形截齒)，上世紀60年代后期至70年代曾在全國范圍推廣過。由于70年代末，大規(guī)模引進德、英、法等國的采煤機，其采煤機滾筒均采用扁(刀型)截齒而沖擊了錐形截齒。80年代中期，從美國引進錐形截齒滾筒后，錐形截齒滾筒又沖擊了扁截齒滾筒，錐形截齒滾筒能得到廣泛應用的原因如下:
[0004]第一是截齒消耗較低。第二是截齒在滾筒上呈45°角安裝,伴隨著采煤機功率的加大，單齒截深的增加，參與擠壓煤巖的斷面積增加緩慢。當截齒的切深達到一定深度時，煤巖爆破，截齒的負荷不再增加。而徑向安裝在滾筒上的扁截齒則完全不同，伴隨著截齒切深的加大，楔入煤巖實體的斷面積會繼續(xù)加大。故在采煤機牽引速度快，滾筒轉速低的條件下，采用錐形截齒滾筒較采用扁截齒滾筒能耗低。第三是錐形截齒齒體部分呈圓錐形，在采煤機斜切進刀過程中，承受的側向力較扁截齒小。錐形截齒消耗低的原因是:采用的硬質合金頭無鋒利的切削刃，在截割煤巖過程中，不易被煤巖中堅硬夾雜物所擊破。另外，工作中可以自由回轉，齒身及齒柄不承受扭矩。
[0005]正是上面所述的技術特征，決定現(xiàn)今的錐形截齒滾筒有大面積取代扁截齒滾筒的趨勢。錐形截齒盡管從設計的角度講有較多可取之處，但是其破煤機理是擠壓張力破煤。其截割過程中是先在圓錐形表面的底部形成“密實核”，伴隨著擠壓應力的加大，“密實核”向四周擴展而產生張力，當張力大于煤巖的強度時，煤巖被爆破而剝落。于是，被壓成粉末的煤巖便四處飛揚。為此，錐形截齒粉塵大的問題無法解決。此外，煤巖的抗壓強度極高，采用擠壓張力破煤的機理決定了采用錐形截齒滾筒破煤能耗高的問題也無法解決?！懊軐嵑恕痹诮佚X的錐形表面的連續(xù)形成，即使每一把截齒的底部均形成一個破碎帶，從而增加了粉煤的比率，減小了塊煤的比率。所以，采用錐形截齒滾筒破煤方式具有粉塵大、能耗高、塊煤率較低的問題無法解決。要解決上述問題，必須從破煤機理上入手。
[0006]錐形截齒滾筒擠壓漲力破煤的技術特征及為滿足高生產率的要求，導致了采煤機裝機功率越來越大。從早期的裝機功率150千瓦雙滾筒采煤機，到500千瓦、750千瓦、920千瓦、1800千瓦，到現(xiàn)今國內的裝機功率3000千瓦雙滾筒采煤機。大量的煤炭能源取之于煤礦，同時大量能源又消耗在井下，在生產過程的同時，造成煤炭過于破碎并產生了大量的粉塵，直接威脅煤礦安全和工人健康。
[0007]可否改變采煤機滾筒破煤的機理，大幅度降低采煤機滾筒破煤過程中的能耗及粉塵、減少粉煤的比率？是采煤機滾筒研究工作者久攻未破的難題。降低粉塵，提高塊煤比率又是現(xiàn)今許多礦區(qū)普遍的要求。凱南麥特公司為滿足礦區(qū)提高塊煤比率的要求，則將最新截齒的錐形體部分及其頭部直徑尺寸減小，并取得了一定成效。減小錐形齒體及其頭部直徑尺寸的實質，是將滾筒破煤過程中每把截齒的破碎帶變窄。破碎帶窄了，塊煤區(qū)域加大了，見到效果是可以理解的。提高塊煤率的另一個有效辦法是減少滾筒上的截齒數(shù)量，減少了截齒數(shù)，即減少了破碎帶。但是，要確保工作面有較光滑的頂?shù)装寮按_保采煤機工作的平穩(wěn)性，滾筒上必須裝有足夠數(shù)量的截齒。要從根本上解決滾筒采煤機采煤過程中的粉塵、能耗及塊煤比率問題，必須從破煤機理上著手。
[0008]早在20世紀60年代初原蘇聯(lián)(現(xiàn)俄羅斯)斯闊琴斯基礦業(yè)研究院院士，別隆與波津共同編寫的《煤炭切削原理》中指出煤的抗壓、抗剪切、抗拉強度的比值為1:0.3:0.1，但是該理論至今無人予以重視，現(xiàn)在廣泛使用的采煤機錐形截齒滾筒其破煤機理為擠壓漲力破煤，其破煤過程是在截齒錐形面的底部，先形成“密實核”在繼續(xù)擠壓下“密實核”逐步加大而產生漲力，當漲力大于煤的抗拉強度時煤被爆破，在此爆破過程中大量的粉塵會四處飛揚，擠壓漲力破煤的機理決定了現(xiàn)有的錐形截齒，粉塵大、能耗高、粉煤多的問題無法解決。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，該滾筒上的齒座能安裝三種不同切割方式的截齒，根據(jù)截割對象的不同而采用相應的截齒形式，解決現(xiàn)有技術中存在的粉塵大、能耗高、粉煤多等問題。
[0010]本實用新型的技術方案是:
[0011]一種低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，該采煤機滾筒的齒座上安裝有回轉式錐形截齒、錐形體楔形截齒、錐形體剪切式截齒，齒座焊接于采煤機滾筒的葉片或端盤上；其中，
[0012]錐形體楔形截齒設有半梭鏢形齒頭、錐臺形齒身、圓柱形齒柄、直槽，錐臺形齒身、圓柱形齒柄為一體結構，錐臺形齒身的一端安裝半梭鏢形齒頭，圓柱形齒柄上對稱設有直槽；
[0013]錐形體剪切式截齒設有錐臺形齒身、圓柱形齒柄、片狀齒頭、直槽，錐臺形齒身、圓柱形齒柄為一體結構，錐臺形齒身的一端安裝片狀齒頭，圓柱形齒柄上對稱設有直槽。
[0014]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，齒座與錐形體楔形截齒和錐形體剪切式截齒的裝配結構包括截齒、齒座、U形卡，截齒的齒柄部分直接插裝于齒座，與齒座滑動配合，直槽兩側的齒座上平行開孔，U形卡分別插裝于所述平行開孔中，與直槽卡接配合。
[0015]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐形體楔形截齒和錐形體剪切式截齒的齒柄部分插入到齒座對應的安裝孔中，兩者的配合采用間隙配合，U形卡插入齒座徑向的孔中，利用U形卡的彈性使其鎖定截齒，U形卡的斷面是園或方形，齒柄部分被固定部位兩側對稱銑出直槽，使截齒軸向固定但不轉動。
[0016]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，回轉式錐形截齒設有圓錐形齒頭、錐臺形齒身、圓柱形齒柄、齒柄環(huán)形槽，錐臺形齒身、圓柱形齒柄為一體結構，錐臺形齒身的一端安裝圓錐形齒頭，圓柱形齒柄上設有齒柄環(huán)形槽；齒座與回轉式錐形截齒的裝配結構包括回轉式錐形截齒、齒座、U形卡，回轉式錐形截齒的齒柄部分直接插裝于齒座，與齒座滑動配合，具有彈性的U形卡設置于齒柄環(huán)形槽中，U形卡與齒座內壁平行兩孔對應配合，使回轉式錐形截齒與齒座可相對回轉，但截齒軸向位置限定。
[0017]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐形體楔形截齒由硬質合金構成的半梭鏢形齒頭，以及錐臺形齒身和圓柱形齒柄兩部分一體的齒體構成，硬質合金半梭鏢形齒頭與錐臺形齒身通過釬焊成一體。
[0018]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐形體楔形截齒與被截割煤層接觸的前部，錐形體楔形截齒的軸向正中帶有一個切削刃的半梭鏢形齒頭；通過該切削刃端部的“半梭鏢形齒頭”與滾筒軸線相交的徑向線之間形成前角，背面是一個局部圓錐面的部分，與半梭鏢形齒頭運動軌跡的切向線形成后角，梭鏢形切削刃與兩側面形成的二面角即刃傾角可在大于30°至50°的范圍內。
[0019]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐臺形齒身的前端是齒頭各面形狀的延伸，連接錐臺形齒身后端形成。
[0020]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐形體剪切式截齒由硬質合金構成的片狀齒頭以及錐臺形齒身和圓柱形齒柄兩部分一體的齒體構成，硬質合金片狀齒頭與錐臺形齒身通過釬焊成一體。
[0021]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，硬質合金片狀齒頭具有平的前刀面和平的后刀面，前、后刀面之間的夾角，稱為齒尖角，在60°至90°的范圍內。
[0022]所述的低粉塵節(jié)能型多功能采煤機滾筒，錐形體剪切式截齒的硬質合金片狀齒頭有垂直于截割方向的主刀刃，側面與錐臺形齒身的圓錐表面相同，錐臺形齒身靠近硬質合金片狀齒頭的部分隨合金頭前、后刀面自然過渡，在前、后刀面上形成的刀尖有圓角，連接圓角的兩邊形成直角或鈍角，前、后刀面相對