螺旋钻采煤机研究：输送机理与钻头运动方程解析

"螺旋钻采煤机的输送机理与钻头齿尖运动方程的研究，旨在提高薄与极薄煤层开采效率。钻杆截割钻头是关键部件，其性能直接影响采煤机效率和稳定性。文章分析了螺旋钻采煤机的工作原理，通过建立钻头运动模型，为钻头设计提供了理论基础。输送机理基于螺旋叶片的推力和摩擦力，使煤沿轴向移动。煤颗粒受到的力P可以分解为法向和径向分力，导致煤颗粒同时轴向移动和径向旋转。" 在螺旋钻采煤机的作业过程中，钻杆截割钻头扮演着至关重要的角色。这种设备特别适用于薄与极薄煤层的开采，因为它的设计能够有效破煤并排除煤块。钻头的性能直接影响整个采煤机的作业效率和工作的稳定性。为了提升钻杆截割钻头的性能和使用寿命，对螺旋钻采煤机的深入研究至关重要，这将有助于推动我国薄和极薄煤层开采技术的发展。 文章基于对乌克兰百狮-2型螺旋钻采煤机的研究，探讨了钻杆截割钻头的输送机理。采煤机采用实体螺旋叶片，等螺距且等直径的多头螺旋杆结构。当钻头截取煤块时，煤块受到螺旋叶片产生的法向推力和径向摩擦力，这两个力的综合效果使得煤块在轴向移动的同时，不随螺旋叶片旋转，而是在轴向推力的作用下沿轴向前进。 在分析输送机理时，研究者选取了螺旋轴线上某点的煤颗粒作为研究对象，考虑了煤颗粒与螺旋叶片间的摩擦力。力P由煤颗粒与螺旋面的接触产生，且与螺旋面法线方向有一定角度β。通常情况下，β角接近于煤与螺旋面的摩擦角ρ。力P可以分解为两个分力，一个是促使煤颗粒沿轴向移动的法向分力P1，另一个是使煤颗粒在径向上旋转的径向分力P2。 煤颗粒在P力作用下，同时进行轴向移动和径向旋转。它具有轴向速度V1和圆周速度V2，两者的合成速度V决定了煤颗粒在螺旋轨道中的运动轨迹。这种复合运动机制确保了煤块能有效地被螺旋叶片推动至输送位置。 通过对螺旋钻采煤机钻头齿尖运动方程的建立，可以更精确地理解和优化钻头的工作行为，从而提高采煤机的整体性能。这一研究为未来的计算机辅助设计提供了理论支持，有望推动螺旋钻采煤机的技术进步，进一步提升我国薄煤层和极薄煤层的开采效率和安全性。