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【摘 要】通过对采煤机截割部各项内容的研究，可以为采煤机的具体设计以及功能的发挥提供一定的帮助作用。本文分析我国采煤机的发展历程以及相关技术的研发，介绍了采煤机选择摇臂的传动方案，通过采煤机截割速度等相关数据论述了采煤机分配传动比以及齿数，最后还分析了采煤机截齿结构及几何参数、材料及制作工艺、截齿受力计算等内容，通过这些内容的介绍，对制定采煤机截割部的设计方案起到了一定的指导作用。
【关键词】采煤机；截割部；设计；技术
采煤机截割部的设计具有一定的专业性，制定出科学、合理的设计方案，需要参考大量资料以及具体的计算公式，只有掌握科学的计算公式才能分析出采煤机的分配传动比以及齿数；本文作者参阅了大量的采煤机设计方案，计算出了采煤机截割部各轴的转速、转矩以及传递功率，这些数据对提高采煤机截割部的设计质量有着促进作用，基于采煤机截割部的设计分析，也可以有效的提高我国的采煤机设计研发技术。
1.采煤机设计技术的研发
1.1大功率电力牵引技术的研发
我国的采煤机技术的研发时间并不长，对这项技术的研发是为了保证采煤工程的安全性以及高效性，通过研发先进的采煤机技术，可以煤矿企业实现增产的目标，而且还能简化操作，降低人力成本，增加企业的经济效益。较大功率的电力牵引技术，可以利用多个电机提供高于30000V的供电电压，这种技术一般应用在框架式结构的电机中，其可以利用交流变频的方式条件电压的传送速度，从而使功率较大的电机具有较大的牵引力，这种高电压的的牵引力速度比较快，其牵引技术应用在吸尘滚筒以及增压水泵中，可以有效的保护装置配件，使这些设施的控制系统性能更加优越，从而提高采煤机的质量。
1.2大功率采煤机故障检测技术的研发
采煤机是一种大型的机器，这种机器为了发挥更大的效用一般具有较大的功率，这样才能带动机器做功。大功率的采煤机可以带动企业的生产，但是较大的功率也容易引起故障，为了使出现故障的机器尽快恢复生产工作，必须不断的改进采煤机故障检测技术，所以，大功率采煤机故障检测技术的研发，可以有效的促进采煤企业的生产，加快采煤工程的开采进度。一般情况下，采煤企业的相关技术人员都是通过信号来对采煤机进行故障检测，还要利用计算机监控技术以及控制技术保证采煤机的正常使用与检修。只有不断的加强这些技术，才能提高大功率采煤机的利用率，保证其在使用的过程中更加高效、可靠。计算机以及传感器系统的研发，对采煤机故障诊断有一定的帮助作用，通过排除采煤机的故障问题，可以有效的提高采煤机采煤速度以及连续开采的能力。
采煤机截割部的设计需要遵循一定原则，要保证采煤机的开采效率以及使用寿命，还要采用先进的科技技术，不断的改进开采技术以及开采质量，这样才能提高采煤机设计的质量，促进煤矿开采行业的发展。
2.采煤机选择摇臂的传动方案
采煤机截割部的设计需要结合选择摇臂的传动方案，在选择摇臂传动方案时，要参照一定的技术参数，比如采高是3m，采煤机的主电机转数为1470r/min等等，这些参数对传动方案的质量以及可行性有着重要的影响作用。采煤机各轴的传动如图1所示。
图1 采煤机各轴转动图
影响采煤机摇臂传动方案质量的原因很多，比如摇臂与采煤机机体的连接技术、采高的参数是否达标、刮板尺寸大小等等，这些内容如果出现误差，会影响摇臂传功方案的实施，降低其可行性。采煤机主电机的转速是1470r/min，如果转速未达到这一数值，则无法进行行星传动。
3.分配传动比和齿数的确定
3.1分配传动比
采煤机的截割速度一般为3.5～5.0m/s，而本摇臂的采高为3m，故选取滚筒直径为1.5m，由截割速度公式可知滚筒转速范围为44.59～63.7r/min，而新型采煤机直径是2m左右，滚筒转速为25～40r/min左右，本滚筒直径为1.5m，综合考虑选取滚筒转速为45r/min左右，摇臂的总传动比约为32.67，在这里选取惰轮部分传动比为1.67，则行星减速器部分传动比为32.67/1.67=19.56，故采用二级行星传动，并且使两级传动比大致相等即可。
3.2齿轮齿数确定
为满足传动比的需要，在设计之前先参照以往的采煤机设计资料和查机械设计手册确定行星减速器齿数的各种配合条件等，将各齿轮的齿数初步确定，以保证设计程序的顺利进行。参照本文电动机转速以及采煤机截割部电动机的选用，选取电动机的功率为300kW。
4.采煤机截齿设计
4.1截齿的结构及几何参数
采煤机上的截齿种类很多，基本上分为两类：扁形截齿和镐形截齿。根据煤层的性质及不同类型截齿的特点，这里选用扁形截齿中的屋脊状前面截齿。
具体截齿参数为：截角-80°；刀尖角-72°；后结构角-8°；后角-10°；侧角-10°；切削部宽度-15mm。
截齿在齿座上的伸长度必须符合截割工况，以防止齿座与煤体接触而挤煤。截齿径向伸出长度lp应大于工作时的最大煤屑厚度hmax，可按下式确定：
lp=khmax
式中：k-储备系数，可取：对螺旋滚筒的径向截齿k=1.3～1.6，切向截齿k=l～1.2；对钻削头k=1.8～2.5；对立滚筒k=1.2～1.4。
取k=1.44
则lp=1.44*73=105mm
通过查得相关资料，初次确定截齿尾部尺寸，长h=38mm，宽b=26mm，尾部长度为95mm
4.2截齿的材料及工艺
目前， 采煤机截齿均是采用焊接硬质合金刀头工艺以提高其综合性能。由于刀头和齿体材料不同，导热性也不同，影响了焊缝质量， 使截齿出现刀头掉落、磨损不均的现象。根据截齿工作条件，本文选择合理的渗硼工艺，通过正交试验分析及试验验证得出最佳的渗剂配方及工艺条件。
4.3截齿的受力计算
切削力Z与煤的性质（截割阻抗，压张情况，脆塑性），刀具几何参数（截角，截刃宽度，前面形状及安装角度）及截割参数（切削厚度，截距，截割方式及刀具配置）有关。综合上述分析：
此外，力X将引起变形和对O-O1轴的扭应力τmax=T/αhb2=Xa/αhb2=0.33*4914*37.5/（0.22*38*262）=10.76 Mpa﹤[τ]=40 Mpa。
5.结语
通过本文的论述可以得知，影响采煤机截割部设计质量的因素很多，而想要提高其设计的质量必要掌握科学的设计计算公式，这样才能计算出正确的采煤机分配传动比一级齿数等数据，优秀的采煤机截割部设计方案，还要掌握采煤机截齿结构、材料以及截齿受力计算等，这些数据对采煤机截割部的设计理论有一定的指导作用，只有保证计算结果的准确性，才能保证设计方案的有效性与可行性，从而提高采煤机的工作效率与采煤量。本文通过对采煤机截割部的研究以及截齿受力的计算，提升了采煤机的设计理念，对采煤机的设计与研究提供了一定的帮助作用。
【参考文献】
[1]张晗亮.渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验[J].石油机械，1995（05）.
[2]赵文强.采煤机截齿的激光熔覆修复技术研究[J].煤矿机械，2012.
[3]靳立红.采煤机截割部双电机机械串接驱动的同步性研究[J].煤矿机械，2011.
【关键词】采煤机；截割部；设计；技术
采煤机截割部的设计具有一定的专业性，制定出科学、合理的设计方案，需要参考大量资料以及具体的计算公式，只有掌握科学的计算公式才能分析出采煤机的分配传动比以及齿数；本文作者参阅了大量的采煤机设计方案，计算出了采煤机截割部各轴的转速、转矩以及传递功率，这些数据对提高采煤机截割部的设计质量有着促进作用，基于采煤机截割部的设计分析，也可以有效的提高我国的采煤机设计研发技术。
1.采煤机设计技术的研发
1.1大功率电力牵引技术的研发
我国的采煤机技术的研发时间并不长，对这项技术的研发是为了保证采煤工程的安全性以及高效性，通过研发先进的采煤机技术，可以煤矿企业实现增产的目标，而且还能简化操作，降低人力成本，增加企业的经济效益。较大功率的电力牵引技术，可以利用多个电机提供高于30000V的供电电压，这种技术一般应用在框架式结构的电机中，其可以利用交流变频的方式条件电压的传送速度，从而使功率较大的电机具有较大的牵引力，这种高电压的的牵引力速度比较快，其牵引技术应用在吸尘滚筒以及增压水泵中，可以有效的保护装置配件，使这些设施的控制系统性能更加优越，从而提高采煤机的质量。
1.2大功率采煤机故障检测技术的研发
采煤机是一种大型的机器，这种机器为了发挥更大的效用一般具有较大的功率，这样才能带动机器做功。大功率的采煤机可以带动企业的生产，但是较大的功率也容易引起故障，为了使出现故障的机器尽快恢复生产工作，必须不断的改进采煤机故障检测技术，所以，大功率采煤机故障检测技术的研发，可以有效的促进采煤企业的生产，加快采煤工程的开采进度。一般情况下，采煤企业的相关技术人员都是通过信号来对采煤机进行故障检测，还要利用计算机监控技术以及控制技术保证采煤机的正常使用与检修。只有不断的加强这些技术，才能提高大功率采煤机的利用率，保证其在使用的过程中更加高效、可靠。计算机以及传感器系统的研发，对采煤机故障诊断有一定的帮助作用，通过排除采煤机的故障问题，可以有效的提高采煤机采煤速度以及连续开采的能力。
采煤机截割部的设计需要遵循一定原则，要保证采煤机的开采效率以及使用寿命，还要采用先进的科技技术，不断的改进开采技术以及开采质量，这样才能提高采煤机设计的质量，促进煤矿开采行业的发展。
2.采煤机选择摇臂的传动方案
采煤机截割部的设计需要结合选择摇臂的传动方案，在选择摇臂传动方案时，要参照一定的技术参数，比如采高是3m，采煤机的主电机转数为1470r/min等等，这些参数对传动方案的质量以及可行性有着重要的影响作用。采煤机各轴的传动如图1所示。
图1 采煤机各轴转动图
影响采煤机摇臂传动方案质量的原因很多，比如摇臂与采煤机机体的连接技术、采高的参数是否达标、刮板尺寸大小等等，这些内容如果出现误差，会影响摇臂传功方案的实施，降低其可行性。采煤机主电机的转速是1470r/min，如果转速未达到这一数值，则无法进行行星传动。
3.分配传动比和齿数的确定
3.1分配传动比
采煤机的截割速度一般为3.5～5.0m/s，而本摇臂的采高为3m，故选取滚筒直径为1.5m，由截割速度公式可知滚筒转速范围为44.59～63.7r/min，而新型采煤机直径是2m左右，滚筒转速为25～40r/min左右，本滚筒直径为1.5m，综合考虑选取滚筒转速为45r/min左右，摇臂的总传动比约为32.67，在这里选取惰轮部分传动比为1.67，则行星减速器部分传动比为32.67/1.67=19.56，故采用二级行星传动，并且使两级传动比大致相等即可。
3.2齿轮齿数确定
为满足传动比的需要，在设计之前先参照以往的采煤机设计资料和查机械设计手册确定行星减速器齿数的各种配合条件等，将各齿轮的齿数初步确定，以保证设计程序的顺利进行。参照本文电动机转速以及采煤机截割部电动机的选用，选取电动机的功率为300kW。
4.采煤机截齿设计
4.1截齿的结构及几何参数
采煤机上的截齿种类很多，基本上分为两类：扁形截齿和镐形截齿。根据煤层的性质及不同类型截齿的特点，这里选用扁形截齿中的屋脊状前面截齿。
具体截齿参数为：截角-80°；刀尖角-72°；后结构角-8°；后角-10°；侧角-10°；切削部宽度-15mm。
截齿在齿座上的伸长度必须符合截割工况，以防止齿座与煤体接触而挤煤。截齿径向伸出长度lp应大于工作时的最大煤屑厚度hmax，可按下式确定：
lp=khmax
式中：k-储备系数，可取：对螺旋滚筒的径向截齿k=1.3～1.6，切向截齿k=l～1.2；对钻削头k=1.8～2.5；对立滚筒k=1.2～1.4。
取k=1.44
则lp=1.44*73=105mm
通过查得相关资料，初次确定截齿尾部尺寸，长h=38mm，宽b=26mm，尾部长度为95mm
4.2截齿的材料及工艺
目前， 采煤机截齿均是采用焊接硬质合金刀头工艺以提高其综合性能。由于刀头和齿体材料不同，导热性也不同，影响了焊缝质量， 使截齿出现刀头掉落、磨损不均的现象。根据截齿工作条件，本文选择合理的渗硼工艺，通过正交试验分析及试验验证得出最佳的渗剂配方及工艺条件。
4.3截齿的受力计算
切削力Z与煤的性质（截割阻抗，压张情况，脆塑性），刀具几何参数（截角，截刃宽度，前面形状及安装角度）及截割参数（切削厚度，截距，截割方式及刀具配置）有关。综合上述分析：
此外，力X将引起变形和对O-O1轴的扭应力τmax=T/αhb2=Xa/αhb2=0.33*4914*37.5/（0.22*38*262）=10.76 Mpa﹤[τ]=40 Mpa。
5.结语
通过本文的论述可以得知，影响采煤机截割部设计质量的因素很多，而想要提高其设计的质量必要掌握科学的设计计算公式，这样才能计算出正确的采煤机分配传动比一级齿数等数据，优秀的采煤机截割部设计方案，还要掌握采煤机截齿结构、材料以及截齿受力计算等，这些数据对采煤机截割部的设计理论有一定的指导作用，只有保证计算结果的准确性，才能保证设计方案的有效性与可行性，从而提高采煤机的工作效率与采煤量。本文通过对采煤机截割部的研究以及截齿受力的计算，提升了采煤机的设计理念，对采煤机的设计与研究提供了一定的帮助作用。
【参考文献】
[1]张晗亮.渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验[J].石油机械，1995（05）.
[2]赵文强.采煤机截齿的激光熔覆修复技术研究[J].煤矿机械，2012.
[3]靳立红.采煤机截割部双电机机械串接驱动的同步性研究[J].煤矿机械，2011.