橫軸式掘進(jìn)機(jī)截齒有限元應(yīng)力分析
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截割頭是掘進(jìn)機(jī)的重要組成部件之一，影響截割
頭截割效果的因素除了煤巖的物理性質(zhì)、掘
進(jìn)機(jī)的工作及工藝參數(shù)外，其截齒 ( 包括截齒排列及
其所受的載荷 ) 也是影響截割頭截割效果的重要因素
之一[1]。因此有必要對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割頭單齒進(jìn)行應(yīng)力分
析，以確定截齒在截割煤巖時(shí)其最大應(yīng)力出現(xiàn)的位
置，為掘進(jìn)機(jī)截割頭的設(shè)計(jì)和截齒的排列、工作結(jié)構(gòu)
及參數(shù)的優(yōu)化等提供一定的理論依據(jù)。1 橫軸式掘進(jìn)機(jī)鎬形截齒結(jié)構(gòu)及
力學(xué)模型
截齒是截割頭的重要組成部分，鎬形截齒由刀桿
和安裝在刀桿上的刀頭兩部分組成。在刀桿與刀頭的
制造方面，刀桿一般用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，刀頭則由硬
質(zhì)合金制造，并將其鑲焊在刀桿上，本文的截齒形式
是鎬形截
齒。鎬形
齒的平面
圖形如圖
1 所示。
其中，鎬
形齒全齒
長(zhǎng) 138
mm，齒
根圓直徑
為 f 30 mm。由截煤理論知道，截齒在截割煤巖的過(guò)
程中，齒尖會(huì)受到煤的反作用力，由截齒測(cè)力計(jì)所測(cè)
結(jié)果表明，在靠近切削刃處截齒面上的壓力最大；在
從切削刃到截齒的齒根的過(guò)程中，截齒面上的壓力按
曲線形式急劇減小。所以，在對(duì)截齒進(jìn)行應(yīng)力分析
時(shí)，可不考慮動(dòng)載荷的影響。為簡(jiǎn)化分析，作如下三
個(gè)假設(shè)[2]：
(1) 把截齒的硬質(zhì)合金刀頭與刀桿看作一個(gè)整
體；(2) 不考慮鎬形截齒在齒座中的自轉(zhuǎn)；
(3) 截齒所受載荷為集中載荷，并且集中在刀頭
部位。
在實(shí)際分析時(shí)，將集中力沿直角坐標(biāo)各軸分解為
切削力 Z 、進(jìn)給力 X 和側(cè)向力 Y 三個(gè)分力 (截齒在
截割的過(guò)程中，此三個(gè)力是交替、脈動(dòng)地變化著
的)。截齒在受力過(guò)程中，進(jìn)給力 X 受牽引速度、煤
質(zhì)、夾矸等影響；側(cè)向力Y 受截齒的安裝角度、安裝
距離、煤質(zhì)、采煤機(jī)功率及截割頭轉(zhuǎn)速的影響；切削
力 Z 與截割煤巖體的機(jī)械性質(zhì)、刀頭的幾何形狀和截
割深度等許多因素有關(guān)。 ...
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