等圆周角与不等圆周角截齿排布对掘进机截割头性能影响分析

"该研究探讨了截齿在截割头上的圆周角布置方式对纵轴式掘进机截割头性能的影响。通过对等圆周角排布的QC型截割头和不等圆周角排布的UC型截割头进行三维设计与仿真计算，发现QC型截割头在特定工作条件下，其主要破岩区切屑图单元面积平均值较大，能产生更大块度的岩屑，同时有效截齿数变动量和截割合力变动量小，表现出更好的载荷稳定性。尽管QC型截割头制造工艺更复杂，但其设计性能优于UC型截割头。" 在煤炭开采和隧道挖掘等领域，掘进机的截割头是关键部件，其性能直接影响到工作效率和设备寿命。本文的研究以变升角螺旋线纵轴式截割头为研究对象，这是一种广泛应用的掘进机截割技术。作者通过对比分析，揭示了截齿排布方式对截割头性能的重要影响。 截齿的圆周角布置方式是决定截割效率和截割质量的关键因素之一。等圆周角间距排布的QC型截割头，其特点是所有截齿之间的距离相等，这种布局可能导致更为均匀的切割力分布，减少截齿受力不均造成的磨损。而UC型截割头则采用不等圆周角间距，这种方式可能会导致局部切割力增大，但也有助于更精细地控制切割过程。 在实际应用中，当截割头以30转每分钟的速度旋转，横向移动速度为0.04米每秒，钻入深度达到截割头全长时，QC型截割头在主要破岩区的表现优于UC型截割头。其切屑图单元面积平均值大11.7%，这意味着产生的岩屑块度更大，有助于减少二次破碎的工作量，提高掘进效率。此外，QC型截割头的有效截齿数变动量和截割合力变动量小，意味着其工作过程中载荷更加稳定，有利于延长设备的使用寿命和降低维护成本。 然而，QC型截割头的制造工艺相对复杂，可能需要更高的生产成本。这表明在设计掘进机截割头时，不仅要考虑性能优势，还要兼顾制造成本和工艺可行性。通过仿真模拟，作者得出结论，尽管存在制造难度，但从整体设计性能角度看，QC型截割头具有更高的价值。 这项研究对于优化掘进机截割头设计，提升开采效率，减少设备磨损，以及优化工艺流程等方面提供了重要的理论依据和技术参考。未来的研究可以进一步探索不同截齿排布方式如何适应不同地质条件，以实现更高效的定制化掘进解决方案。