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1、矿山机械,复 习,下午7时36分,1,题型和分数分配,填空：30分，每空一分 简答题：30分，每题6分， 论述计算题：40分， 考试时间： 考场：,下午7时36分,2,第一章 煤岩截割理论,下午7时36分,3,第一节 概述,煤岩破碎理论：研究机械破落煤岩过程中，刀具与煤、岩体相互作用的有关能量转换、破碎机理和受力分析等问题的一门学科。 破碎并剥落煤岩体，是采掘机械最主要的功能。采掘机械消耗的功率，主要与截割及牵引机构剥落煤岩体所遇到的阻力有关。 研究煤岩的力学性质，合理选择机械结构的形式和参数，计算截割机构载荷，是选用电机功率、计算机械强度和可靠性的基础。,下午7时36分,4,第一节 概述,煤
2、岩是非均质、非连续和各向异性的脆性物质，赋存于地下的煤、岩体内部还受到地应力的作用； 机械破落煤、岩有挤压、冲击、弯折、劈裂和研磨等多种方法。破岩过程往往是多种方法的共同作用。,下午7时36分,5,第三节 煤岩截割理论,钻孔爆破： 机械破碎：滚筒采煤机、刨煤机、掘进机等用刀具采用切削方法截割破碎煤岩。 切削破岩机理 流行的机理学说主要有：楔裂说、剪裂说、密实核说、断裂力学说、剪切变形说等,下午7时36分,6,切削破岩机理密实核说,密实核说拉伸和剪切联合作用的切削破煤(岩)机理学说，以俄罗斯别隆为代表 密实核：指截齿刀刃接触煤体时产生应力集中，当达到极限值时，煤岩体会被局部粉碎成粉末，形成处于体
3、积压缩状态时产生的核。,下午7时36分,7,切削破岩机理过程分析,下午7时36分,8,切削破岩机理过程分析,下午7时36分,9,轴向力和切向力共同作用时压头下方岩石的 应力状态,下午7时36分,10,切削破岩机理密实核说,压实核形成的原因是截齿排屑 时，前刃面上的摩擦力大于排 屑力，阻碍排屑而形成压实核。 当压实核体积最小，可认为破 煤过程是最优的。 优化截齿形状 压实核的体积与被破碎岩石的 体积之比最小也是最优的。 低速强力截割，采下块煤,下午7时36分,11,冲击破岩机理,凿岩机活塞往复运动产生冲击力，使钎头侵入岩体，形成破碎坑。 钎头转动，使破碎坑扩展成孔眼，并逐渐形成一定深度的钻孔。,
4、下午7时36分,12,脆性岩体冲击破碎过程,压碎钎头前岩石上的小突起，形成压痕； 岩体产生弹性变形并产生径向主裂纹； 钎头前的岩石被压碎，形成粉碎体； 粉碎体挤压周围岩体，使裂纹沿着剪切应力或拉伸应力的迹线延伸扩展到岩体自由面，崩落大的碎片； 重复循环上述过程，最终形成破碎坑。,下午7时36分,13,第二节 煤岩的物理机械性质,截割阻抗 单位截割深度作用于刀具上的截割阻力，用A(kN/m)表示。 对某一种煤岩来说，单位截割深度的截割阻力大体为常数。不同矿区、不同煤层的截割阻力是不同的。 截割阻抗比普氏系数更能确切地反映煤的可截割性能，作为采掘机械设计和选型的主要技术参数。,下午7时36分,14
5、,第二节 煤岩的物理机械性质,为得到工作面的A值，在工作面接近顶板、底板、截高中间处，以及沿煤层倾斜方向不同部位进行多次测量，取其平均值作为该工作面的A值。 截割阻抗与坚固性系数关系：A=150f 统计资料，也存在A=100f 煤层按截割阻抗分： A180kN/m的煤为软煤，适合用各种刨煤机，特别是脆性煤层适于刨煤机； A=180240kN/m的煤为中硬煤，其中韧性煤适合用采煤机，脆性煤适于滑行刨煤机； A=240360kN/m的煤为硬煤，韧性煤须用大功率采煤机，脆性煤可用滑行刨煤机。,下午7时36分,15,截割刀具,截割刀具截割破碎煤岩。 采掘机械的截割刀具截齿。 截齿是用来截割煤体的刀具，
6、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。 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。,下午7时36分,16,截割刀具,截齿要求： 截齿的结构型式和几何参数要适应煤岩机械性质和截割机构的形式。 截齿应具有足够的强度和耐磨性，且固定简单可靠，以减少更换截齿的时间。 截齿是易损件，应便于批量生产，便于修磨复用，以减少生产费用。 截齿参与截割的部分几何形状要兼顾强度、耐磨性和比能耗的要求。,下午7时36分,17,截割刀具,截齿组成：齿体和硬质合金头。 齿体：截齿不包含硬质合金头的母体部分。包括齿头和齿柄。 齿头：截齿头部伸出齿座的部分，顶
7、部焊接(或镶嵌)硬质合金头。 齿柄：截齿可装入齿座的部分，形状有长方体、圆柱体。,下午7时36分,18,按截齿齿头几何形状分扁形截齿和锥形截齿。,截割刀具,扁形截齿主要利用切削刃截煤。由于具有楔形面，所以也有尖劈作用。 锥形截齿没有切削刃，是利用点击和尖劈作用来破煤。 两种截齿刀头形状不同，破碎方式不同，但破碎机理一样。,下午7时36分,19,截割刀具,按截齿安装方式分径向截齿和切向截齿。 径向截齿齿体轴线基本通过掘进机截割头横截面的中心或沿采煤机滚筒径向安装； 切向截齿以齿体轴线与采煤机滚筒或掘进机截割头横截面的圆周切线成锐角安装。,下午7时36分,20,截齿几何参数,扁形截齿齿柄在齿座内不能回转。锥形截齿在截割过程中可在齿座内回转，自动磨锐齿尖。 刀身轴线位于齿头阻力R作用方向的变化范围minmax齿柄弯矩比径向截齿小，不易折断。 切向截齿工作时的截角较小，有利于降低比能耗，且形状简单，便于制作。但齿柄和齿座的长度限制截齿安装得较稀，且只能装在滚筒轴线的垂直平面内，而不宜装在滚筒端盘上。,下午7时36分,21,比能耗讨论,试验表明：扁形截齿和切向锥形截齿相比，截割阻力小，块煤率、煤尘、截齿消耗量、硬质合金消耗量都有明显的改善。 截齿变钝后，其截割阻力、推进阻力和侧向力比锐齿增加很多。,下午7时36分,22,
