横轴式掘进机截齿有限元应力分析
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截割头是掘进机的重要组成部件之一，影响截割
头截割效果的因素除了煤岩的物理性质、掘
进机的工作及工艺参数外，其截齿 ( 包括截齿排列及
其所受的载荷 ) 也是影响截割头截割效果的重要因素
之一[1]。因此有必要对掘进机截割头单齿进行应力分
析，以确定截齿在截割煤岩时其最大应力出现的位
置，为掘进机截割头的设计和截齿的排列、工作结构
及参数的优化等提供一定的理论依据。1 横轴式掘进机镐形截齿结构及
力学模型
截齿是截割头的重要组成部分，镐形截齿由刀杆
和安装在刀杆上的刀头两部分组成。在刀杆与刀头的
制造方面，刀杆一般用合金结构钢制造，刀头则由硬
质合金制造，并将其镶焊在刀杆上，本文的截齿形式
是镐形截
齿。镐形
齿的平面
图形如图
1 所示。
其中，镐
形齿全齿
长 138
mm，齿
根圆直径
为 f 30 mm。由截煤理论知道，截齿在截割煤岩的过
程中，齿尖会受到煤的反作用力，由截齿测力计所测
结果表明，在靠近切削刃处截齿面上的压力最大；在
从切削刃到截齿的齿根的过程中，截齿面上的压力按
曲线形式急剧减小。所以，在对截齿进行应力分析
时，可不考虑动载荷的影响。为简化分析，作如下三
个假设[2]：
(1) 把截齿的硬质合金刀头与刀杆看作一个整
体；(2) 不考虑镐形截齿在齿座中的自转；
(3) 截齿所受载荷为集中载荷，并且集中在刀头
部位。
在实际分析时，将集中力沿直角坐标各轴分解为
切削力 Z 、进给力 X 和侧向力 Y 三个分力 (截齿在
截割的过程中，此三个力是交替、脉动地变化着
的)。截齿在受力过程中，进给力 X 受牵引速度、煤
质、夹矸等影响；侧向力Y 受截齿的安装角度、安装
距离、煤质、采煤机功率及截割头转速的影响；切削
力 Z 与截割煤岩体的机械性质、刀头的几何形状和截
割深度等许多因素有关。 ...
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