中厚煤层采煤机螺旋滚筒装煤效率分析

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采煤机螺旋滚筒在煤炭开采中扮演相当重要的角色,主要作用是截煤和装煤,随着对采煤机功率研究的不断升入,滚筒割煤能力基本满足要求,但是采煤机螺旋滚筒装煤效率差一直未得到解决,尤其针对中厚煤层采煤机装煤效率的研究少之又少。本文利用颗粒离散元方法,对中厚煤层采煤机滚筒装煤过程进行研究,详细分析各影响因素的影响机理以及影响规律,提高采煤机装煤性能。本文基于滚筒装煤机理,对抛射装煤、推挤装煤过程进行了简单的介绍,对螺旋叶片上某一颗粒进行受力分析,求解了煤颗粒轴向、径向分速度,继而通过滚筒容煤空间的计算得到了采煤机螺旋滚筒装煤效率的理论求解公式。理论分析了影响滚筒装煤效率的滚筒结构参数、运动参数、煤颗粒属性、刮板输送机相关配套参数,得到它们的影响机理。基于离散元理论,详细介绍了离散元方法的工作原理,阐述了离散元软件中颗粒的运动位移方式以及颗粒之间的接触本构模型。基于中厚煤层开采工况,对螺旋滚筒的结构参数(滚筒直径、截深、截齿排列、螺旋叶片)的作用以及如何选取进行详细的解释。利用离散元方法建立螺旋滚筒、刮板输送机中部槽、煤壁联合装煤模型,解释仿真结束后采煤机装煤模型装煤效率的计算方法。基于中厚煤层螺旋采煤机滚筒装煤模型,研究滚筒转向、滚筒转速、牵引速度、叶片螺旋升角对装煤效率的影响。仿真结束后,统计落入中部槽、采空区、中部槽与煤壁之间、螺旋叶片间煤颗粒质量,得到各工况下煤颗粒的过抛率以及滚筒排煤性能,给出各影响因素的影响机理。通过分析各工况下滚筒装煤效率,得到各影响因素之间的最佳匹配关系。基于离散元滚筒装煤模型,研究挡煤板高度、中部槽与煤壁之间的水平距离、中部槽宽度对装煤效率的影响,分析落入各区域煤颗粒质量得到各刮板输送机配套参数的影响规律,为刮板输送机配套参数的选取提供指导。
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