新汶矿业集团翟镇煤矿 山东新泰 271219
摘要：本文给出了滚筒采煤机工作参数的数学模型，并且利用该数学模型对采煤机工作参数进行了模拟，最后结合一个实例，进行了计算分析。
关键词：工作参数；滚筒；模拟
The apply of computer simulation in choosing working parameter of roller coal cutter
Abstract：It presented the maths model of working parameter of roller coal cutter.And employed it to simulate working parameter of coal cutter.At last.It calculated & analysed with a sample.
Keywords：working parameter，roller，simulation
1 引 言
合理选择滚筒采煤机的工作参数，可以改善采煤机工作性能。如何使采煤机达到最佳工作状态，一直是采矿界普遍关注的问题。研究其最有效的方法是采煤机械化工作面上进行实际工作测试，但在采煤机械化工作面上进行实验并非易事，并且费用昂贵。随着计算机的推广和应用，利用计算机模拟方法研究滚筒采煤机的工作参数已成为可能，并且可以部分代替费用昂贵的实验。因此，采煤机工作参数的计算机模拟研究具有一定意义。
采煤机最佳工作应当是：单位比能耗低，块煤率高，最大限度地利用采煤机电动机功率，有较高的生产率，采煤机工作时稳定性好等。
2 滚筒采煤机工作参数的数学模型
2.1 比能耗
比能耗是指截割单位重量煤所需功率。
2.4 采煤机极限牵引速度
由于采煤机消耗功率P与牵引速度V呈线性关系，采煤机在不同抗截强度A下的P—V曲线呈一组射线。采煤机的额定功率是一定值，这样就可以通过作图法求得采煤机在具体煤层条件下的允许牵引速度。图1为P—V曲线示意图。利用P—V曲线图，也可以在开采具体煤层时，根据生产率要求（即牵引速度 V为一定值），来选择多大功率的采煤机，这样可以最大限度地利用采煤机电动机功率。
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图1 P—V曲线示意图
由于受截齿外伸长度的限制，采煤机牵引速度不能无限度地增加，其最大牵引速度为：
Vmax=0.01•hmax•n•m，（m/s）
式中 hmax----最大切屑厚度（cm）；
m-------滚筒叶片上每线截齿数；
n-------滚筒转速（r/min）。
2.5 块煤率计算
采煤机在采煤过程中，破坏下来的各级煤块的预期产量可按下时间式计算：
式中 W-d-----块度在d毫米以下的煤在被破坏煤中的含量（%）；
x-------煤粉碎能力指标，是矿井煤层的固有特性，对具体煤层，可以通过筛实验
取得截割破碎粒度（mm）和相应筛出量所 占比重的数据，在采用对数坐标的粒度分析图上描点，通过描点作一条直线，算出这条直线的斜率x.在设计性计算中，根据设计任务选用，其范围在0.3～1.3内变化；
3 模拟程序设计
根据上述数学模型，编制了计算采煤机主要工作参数的计算机模拟程序，其程序如图2所示。
模拟时，首先输入滚筒的结构参数（截齿相对位置，直径），工作参数（滚筒转速n，采煤机牵引速度v）及煤层性质（采高，抗截强度A，脆性程度），然后计算滚筒转动几周，并完成几周计算后，计算三向力均值F，然后计算载荷变差系数、比能耗H比、采煤机消耗功率P、生产率Q、块煤率W-d 最后打印结果停机。
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图2模拟采煤机工作参数的程序框图
4 模拟程序应用
利用该模拟程序，对于图3所示的截齿排列的滚筒采煤机模拟了其主要工作参数。
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图3 采煤机螺旋滚筒截齿排列展开图
该滚筒共有45个截齿，叶片齿24个，端盘齿 21个，截齿型号近似平岗PG1型，煤层抗解强度A=100N/mm，滚筒转速n=45r/min，牵引速度V=0.02m/s，采高H=1.8m，韧性煤f=3，回采煤带长L=50m。模拟结果如下；块煤率及载荷变差见表1，表2。
比能耗H比=0.47；采煤机电动机消耗功率P=55.6KW；采煤机理论生产率Q2=118.3t/h；
采煤机实际生产率Q1=94.64t/h。
表1 采煤机块煤率``
从模拟结果可以看出，在此种煤质条件下，牵引速度为0.02m/s时，所需电动机功率为 55.6KW， 根据这些参数就可以选择适合在这种煤层条件的采煤机，来最大限度地利用采煤机电动机功率，防止“大马拉小车”，“小马拉大车现象的出现”。
5 结 论
利用计算机模拟采煤机主要工作参数，由于计算方法和采用数据是从大量实验研究得到的，这样可以替代费用昂贵的实验，解决工程预测问题，通过对采煤机主要工作参数的模拟研究，可以得到如下结论：
（1）对于采煤机在具体煤体质条件下的性能指标可以给出定性的分析结果；
（2）利用计算机模拟采煤机在具体媒质条件下工作时粒度组成。允许按某级煤的规定产量来选择滚筒的结构和工况参数；
（3）根据计算得到的采煤机电动机消耗功率值，初步判定该煤层适合何种型号的采煤机。
因此，采煤机主要工作参数的模拟研究，为今后采煤机的优化设计及选择提供了理论依据。