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1、第三章 螺旋滚筒 螺旋滚筒（简称滚筒）是采煤机落煤和装煤的机构 。消耗装机总功率的80%90%。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法 及回采工艺的要求，具有落煤、装煤、自开工作面切口 的功能。 螺旋滚筒设计要求：降低比能耗；降低滚筒阻力矩幅值的变动量，滚筒的转矩变化系 数不应超过3%5%；可靠性。主要失效形式是齿座和叶片开焊、齿座磨 损、叶片和端盘变形等。自行切入的功能；截齿装拆方便，不易丢失；滚筒的落煤和装煤能力协调一致。 第三章 螺旋滚筒 滚筒最佳截割性能指标：比能耗小、生产率高、块煤率高、煤尘小、装煤效 率高、运转平稳、使用寿命长、不引燃瓦斯。比能耗最小决定着其它指标，因为能耗小
2、伴随着煤 的块度大、煤尘小、生产率高。截割滚筒在性能最佳条 件下，工作可靠性也是非常重要的，直接影响着生产率 的提高。 滚筒优点：简单可靠。缺点：煤过于破碎(大于50mm的块煤占10%左右) ，产生的煤尘较大，比能耗较高。 第三章 螺旋滚筒 第一节 螺旋滚筒 结构焊接结构组成：1-螺旋叶片、2-端 盘、3-齿座、4-喷嘴 、5-筒毂及6-截齿等 。 端盘置于滚筒靠煤壁侧，焊装齿座。为防止端盘与煤壁相碰，端盘边缘的截齿向煤壁侧倾斜 。端盘截齿截距较小。端盘厚度4050mm(大直径强力滚筒端盘厚度60 70mm)，倾角10o30o。端盘厚钢板热压成型或铸造加工。端盘与筒毂、叶片焊 成一体。 为使端
3、盘与煤壁间的碎煤及时排出，在端盘板 上开有排煤孔，甚至取消端盘。 第一节 螺旋滚筒 结构DR100100型采煤机滚筒第一节 螺旋滚筒 结构螺旋叶片：滚筒排运煤的构件。24条螺旋叶片。螺旋叶片通常由低碳碳素钢或低 合金钢的钢板压制成形。按叶片旋向分：左旋滚筒，右旋滚筒。 按叶片头数分：二头螺旋滚筒，三头螺旋滚筒，四头螺旋滚筒，其他 头数螺旋滚筒第一节 螺旋滚筒 结构齿座：安装和固定截齿的座体按夹持截齿类型分扁形截齿齿座和锥形截齿齿座。其 结构与截齿齿柄形状及固定方式、喷嘴安装位置有关。齿座按截齿配置顺序焊装在端盘和螺旋叶片上，通常 用低碳铬镍钼钢、中碳铬锰硅钢锻制而成，经加工和热 处理，具有足够
4、的强度、冲击韧性和耐磨性。截齿 齿套 齿座 第一节 螺旋滚筒 结构截齿：用来截割煤体的刀具，其几何形状和质量直接 影响采煤机的工况、能耗、生产率和吨煤成本。第一节 螺旋滚筒 结构经验证明，改进截齿结构，适当加大截齿长度 ，增大切削深度，可以提高煤的块度，降低煤尘。采煤机使用的截齿有扁形截齿和锥形截齿两种。MG300/680-WD型采煤机截割滚筒 第一节 螺旋滚筒 结构1-筒毂； 2-螺旋叶片； 3-端盘； 4-法兰； 5-水管导板； 6-齿座； 7-截齿； 8-喷嘴； 9-法兰盘内孔 新型截割滚筒，如滚刀式滚筒、直线截割式三角形滚 筒、截楔盘式滚筒。 新型螺旋滚筒基本特点：滚筒强力化，以适应截
5、割坚硬的煤和夹矸。滚筒配备完善的除尘装置，提高降尘效率。广泛采用棋盘式截齿配置，截割比能耗低，轴向 力较小。筒毂呈锥状扩散型，装煤时煤流更畅通，减少装 煤时的二次破碎，较圆柱面筒毂粉煤率降低15%左右强力滚筒强化措施：增大螺旋叶片厚度；改进齿座 形状，增大焊缝长度；径向截齿和齿座的背部都有一斜 面肩部，提高截齿齿身根部的抗弯强度；叶片根部焊一 角钢，以提高强度和刚度，在叶片的抛煤外缘处堆焊一 层碳化钨耐磨层。 第一节 螺旋滚筒 结构第二节 螺旋滚筒主要参数一、结构参数滚筒直径、宽度(截深)和螺旋叶片参数等。对落煤、装煤能力有重要影响。1. 滚筒的三个直径滚筒直径D、螺旋叶片外缘直径Dy和筒毂直
6、径Dg DDg Dy滚筒直径D：滚筒绕其轴线旋转时，叶片截齿齿尖所 形成的轨迹圆柱面的直径。 滚筒直径系列： 0.52.6m 滚筒直径选取 薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机 D = Hmin (0.10.3) m Hmin为最小煤层厚度，(0.10.3)m是考虑到割煤后顶板的下沉 量，以防止采煤机返回装煤时滚筒截割顶梁。 中厚煤层双滚筒采煤机一次采全高，后滚筒的截割高 度一般小于滚筒直径。根据前后滚筒装煤量相等原则确定滚筒直径： 第二节 螺旋滚筒主要参数H采煤机开采煤层的厚度；a滚筒直径与截割高度的比值； 滚筒装煤效率，大直径滚筒=70%80%，小直径滚筒=60% 70%。整理得
7、平均切屑厚度最大确定滚筒直径：截割高度为0.84D时平均切屑厚度最大。滚筒直径D = H / (1+0.84) = 0.543H 。若截割高度范围为HminHmax，比值Hmax/Hmin1.45 1.65，应使Hmin D Hmax / (1.451.65) 。 第二节 螺旋滚筒主要参数为避免螺旋叶片抵触截槽间的煤棱，hmax应不超过截 齿径向外伸长度的70%，即2hmax 0.7 ( D Dy )。得叶 片外缘直径Dy D 1.43 ( tmax b ) ctg 第二节 螺旋滚筒主要参数最大切削深度hmax 受最大截距 tmax 的 限制：b截齿截刃宽度；截槽崩裂角。 筒毂直径Dg愈大，滚
8、筒内容纳碎煤的空间愈小，碎煤在 滚筒内循环和被重复破碎的可能性愈大。在满足筒毂内安装轴承和传动齿轮的条件下，应保持叶 片直径与筒毂直径的适当比例。滚筒D 1m，Dy/Dg2；滚筒D 1m，Dy/Dg2.5。 第二节 螺旋滚筒主要参数DDg Dy2滚筒宽度滚筒两端最外边缘截齿齿尖的轴向距离。 为有效利用煤的压张效应，减小截深有利。截深太小 ，对采煤机生产率有影响。滚筒宽度系列(mm)：500，600，630，700，750，800 ，900和1000。截深0.8m。趋势：加大到1.01.2m。第二节 螺旋滚筒主要参数3螺旋叶片参数螺旋叶片参数包括螺旋升角、螺距、叶片头数以及 叶片在筒毂上的围包角
9、，对落煤、特别是装煤能力有很 大影响。根据叶片旋向分左旋、右旋截割滚筒。 第二节 螺旋滚筒主要参数任意直径Di圆柱面上螺旋叶片的升角:i = arctg(L/Di) L为螺旋线导程Ditgi=常数D Dy Dg叶片外缘的螺旋升角y 叶片内缘的 螺旋升角gy是截割滚筒的名义升角第二节 螺旋滚筒主要参数当截割滚筒转过角时，叶片的轴向推移量 紧贴叶片的微层煤相应的 轴向位移hm为: 第二节 螺旋滚筒主要参数m煤与叶片的摩擦角 叶片最佳升角: 在最佳升角下，滚筒转过角，碎煤沿滚筒轴线方 向的位移最大。g取为最佳升角，截齿齿尖的螺旋线升 角为: 第二节 螺旋滚筒主要参数小直径滚筒运煤空间小，必须考虑从端
10、盘至装煤侧运 煤量越来越大的情况。采用逐渐增大螺旋导程的小直径滚筒，比用固定升角 的滚筒装煤能力提高60%。直径 1000mm的螺旋滚筒，其导程可以不变。 螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的，对装 煤效果影响不大。通常螺旋叶片头数为Z=24。直径D1.25m的滚筒 一般用双头，D1.40m的滚筒用双头或三头，D 1.60m的滚筒用三头或四头。 第二节 螺旋滚筒主要参数导程:螺旋线转一周的轴向距离(L=ZS)。从运煤条件出发，当滚筒转一周时，螺旋叶片应能将 煤推出一个叶片宽度ByLBy在L By时，螺旋头数必须满足 否则滚筒圆周上将有一部分没有叶片，使滚筒无法顺 利运煤。第二节 螺旋滚筒主
11、要参数第二节 螺旋滚筒主要参数叶片之间应有适当的衔接， 否则，在截煤过程中 叶片交替时，滚筒载荷有突变，影响运行的稳定性。 每个叶片对滚筒的围包角：4端盘端盘置于滚筒靠煤壁侧，其外围按截齿配置顺序焊 装齿座，也可在其端面焊装齿座。螺旋滚筒多采用锥形端盘。 第二节 螺旋滚筒主要参数DR100100型采煤机滚筒第二节 螺旋滚筒主要参数二、截割滚筒的转向和转速 1. 滚筒转向 为向输送机运煤，滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向 相一致。对逆时针方向旋转(站在采空区侧看滚筒)的滚筒，叶 片应为左旋；顺时针方向旋转的滚筒，叶片应为右旋。 第二节 螺旋滚筒主要参数前进第二节 螺旋滚筒主要参数采煤机在往返采煤的
12、过程中，滚筒的转向不能改变， 有两种情况：顺转截齿截割方向与碎煤下落方向相同；逆转截齿截割方向与碎煤下落方向相反。 第二节 螺旋滚筒主要参数顺转逆转双滚筒采煤机为使两个滚筒的截割阻力能相互抵消， 增加机器的工作稳定性，两个滚筒的转向相反。 滚筒转向方式： 反向对滚和正向对滚。 第二节 螺旋滚筒主要参数第二节 螺旋滚筒主要参数a)反向对滚 b)正向对滚单滚筒采煤机，在左工作面用右螺旋滚筒，在右工 作面用左螺旋滚筒。当滚筒截割底部煤时，滚筒转向总是顺着碎煤下落 的方向。截割下的煤通过滚筒下边运向输送机，运程较 长，煤被重复破碎的可能性较大，但装煤效果好。第二节 螺旋滚筒主要参数2. 滚筒转速 采煤
13、机滚筒以转速n旋转，以牵引速度vq向前推进，截 齿切下的煤屑呈月牙形，厚度从0hmax变化 第二节 螺旋滚筒主要参数m同一截线上的截齿数平均切削厚度 求极值，得u=0.74或截割高度为0.84D时，平均切削 厚度达极大值，为2.28hmax/。 滚筒截割速度 第二节 螺旋滚筒主要参数当m一定时，切屑厚度与牵引速度成正比，与滚筒转 速成反比转速愈高，煤的块度愈小，并造成煤尘飞扬。多数中厚煤层采煤机滚筒转速在3040r/min范围内。 厚煤层采煤机滚筒直径大于18002000mm时，转速可低 至2030r/min。当截割速度超过3m/s时，截齿摩擦发火的可能性增加。 薄煤层采煤机叶片高度低，滚筒内
14、运煤空间小，加大 滚筒转速，以保证采煤机生产率。小直径滚筒转速可达80 120r/min。 第二节 螺旋滚筒主要参数第三节 截齿配置合理配置截齿可使块煤率提高，粉尘减少，比能耗 降低，滚筒受力平稳，采煤机运行稳定。 截齿配置原则： 保证把被截割煤全部破落下来。 截割下来的煤块度大、煤尘少、比能耗小。 滚筒载荷均匀，动负荷和振动较小，采煤机运行平 稳。第三节 截齿配置截齿配置图：截齿齿尖所在圆柱面的展开图。 截线：水平直线表示齿尖的运动轨迹。 截距：相邻截线之间的距离。 圆圈表示0截齿的位置，黑点表示安装角不等于0的截齿 。截齿向煤壁倾斜为正方向，向采空区倾斜为负方向。 第三节 截齿配置叶片上截
15、齿按螺旋线排列，属顺序式截槽。滚筒端盘截 齿排列较密，为减少端盘与煤壁的摩擦损失，截齿倾斜安 装，属顺序式配置，方向与叶片上截齿排列的方向相反。紧靠煤壁的截齿倾角最大，属半封闭式截槽，端盘截线 加密，端盘截齿为滚筒总截齿数的1/2左右，端盘消耗功 率约占滚筒总功率的1/3。 第三节 截齿配置1叶片截齿配置按其产生切屑图的顺序形状分：顺序式、棋盘式 和畸变的棋盘式，畸变的棋盘式又分为畸变1和畸变2 的排列模式。 四种采煤机滚筒的截齿排列模式：2头螺旋叶片的滚筒截齿排列模式有棋盘式和顺序式 ；3头的有畸变1、畸变2和顺序式；4头的有畸变1、畸变2、棋盘式和顺序式。顺序式配置切屑图 第三节 截齿配置棋盘式配置切屑图 第三节 截齿配置畸变1配置切屑图 畸变2配置切屑图 第三节 截齿配置2. 端盘截齿配置端盘截齿配置原则：端盘截齿布置多些，其数量主要取决于煤质硬度 和滚筒直径；端盘截齿的排列应保证各截齿受力尽量均衡，以 免过多发生掉齿现象；端盘截齿在圆周方向上的间距要尽量均衡，使之 与螺旋叶片的截齿相匹配。第三节 截齿配置端盘截齿齿尖应排成弧形，第一条截线上截齿安装 角535
