文档介绍：西安科技大学
硕士生学位论文开题报告
研究生学号：
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研究生姓名：
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导师姓名：
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学科专业：
机械工程
年级：
研2013K
院 系（部）
机械工程学院
西安科技大学研究生部制
尘系统，但连续机 械化采煤时，粉尘量还是相当大，这对工人的身体健康危害很严重。止匕外，随着煤粉尘 量的不断累积，达到一定浓度后就会为井下安全生产带来隐患。
为了延长矿井的服务年限，提高资源的回收率，对那些较难开采的煤层（如薄煤层、 大倾角煤层、夹什煤层、小断煤层、极硬质煤层等，在许多矿井中煤的赋存量约占该矿 井总煤炭储量的20%左右［16］）的开采利用日益重要。开采这些煤层时，采煤机将面临更 大挑战，滚筒截割切削的将不是单纯的煤，而更多的是硬质煤或夹煤什石。
滚筒采煤机是现代长壁工作面采煤技术中关键设备，在相当长一段时间内还无法被 其他类型采煤机完全替代，而对于现有滚筒采煤机，如何通过改进技术从而提高难开采 煤层煤块率、减少粉尘量、降低比能耗、改善截齿的受载情况从而提高其使用寿命，乃 至为煤炭生产企业提高经济效益，将是现代滚筒采煤机的设计研发工作中面临重要课题。
为了解决现有滚筒采煤机的缺陷，查阅资料发现，许多国内外研究学者在不断研究
新型采煤技术以替代平稳切削技术，煤岩冲击破碎技术研究较多，比如，落锤对煤岩撞 击破碎作用、圆柱杆件的冲击作用及冲击波的传播、抛射体对岩石类材料的撞击作用、
高压水射流的冲击破碎作用、冲击凿岩机对煤岩的冲击扭转作用以及其他形状器具的冲 击研究等[15] 0
而对煤岩冲击破碎研究中比较有名的是惯性冲击振动切割技术，该技术在上世纪末,
在我国与前苏联的合作下已经成功应用于 ELMB 75C、120C掘进机上，因为振动截割是 在主扭矩上叠加了一个按正弦规律变化的附加扭矩，截割过程实现变力冲击截割，更容 易破碎煤岩，从而使掘进机比能耗降低了 20%〜30%、提高了截齿寿命及降低粉尘量[17]
振动截割技术是一种高效节能的先进技术[18],其实质就是将瞬态载荷施加在煤岩中， 产生的应力脉冲作用于煤岩的裂缝中，引起裂纹的高速扩展、分叉，乃至破碎。此外此 技术改善了截齿受力情况，振动的截齿使截槽断面变宽，从而降低截齿侧面所受的粘附 力和摩擦力。毋庸置疑，将此技术应用到滚筒采煤机上，将会解决其当前面临的一些缺 陷，所以，研究采煤机振动截割滚筒具有重要意义。
鉴于此，本文通过研究滚筒采煤机惯性冲击振动切割技术来解决现有滚筒采煤机遇 到的技术难题，为难开采煤层采煤机的设计提供理论依据。
选题目的
选择采煤机振动截割滚筒的研究为题的主要目的：
1）对采煤机振动截割滚筒振动器的工作原理进行分析阐述，说明其扭振机理，指出 其减小截割阻力和降低比能耗的原因，为采煤机振动截割滚筒能够在井下工作面中有效 工作提供理论支持；
2）建立采煤机振动截割滚筒的动力学模型，对截割滚筒振动器进行动力学分析，为 采煤机振动截割滚筒的研制提供参考；
3）改变振动器的偏心距和质量等相关参数，寻求提高振动器工作性能（减小截割阻 力）的适宜参数，拟合出其相关参数与截割力之间的定量关系，为振动截割滚筒采煤机 振动器的设计提供理论依据。
2滚筒采煤机滚筒的发展情况及振动截割技术在煤矿机械中的研究动
态
滚筒采煤机滚筒的发展情况
六十年代，欧洲一些国家研制出了可调节截割滚筒高度的滚筒采煤机，与此同时， 还研制出了螺旋叶片式截割滚筒，替代了以前的圆筒形截割滚筒，大幅度提升了滚筒的
装煤能力［19］。1995年，. Hekimoglu［5］对滚筒上不同位置处截齿进行了受 力分析，指出端盘截齿较叶片截齿受力大，且磨损较快，并指出了径向截齿采掘硬煤的 弊端。2003年，美国学者Rizwan A. Qayyum口通过改变截齿的类型进行截割试验，研究 了滚筒截割比能耗、可呼吸性粉尘量、滚筒载荷与截齿的关系。2005年，土耳其学者
Eyyuboglu和Naci Bolukbasi网通过改变滚筒上截齿排列以研究其对其截割性能 的影响，并阐述了截齿周向角度的布置对截割载荷影响不大。
上世纪70年代，国内比较先进的煤炭企业主要依靠进口采煤机进行煤炭生产，技术 人员通过对进口采煤机拆装分析和研究，探索研究采煤机滚筒设计理论，对采煤机的研 究处于引进——消化一一仿制阶段［20］。改革开放以来，国家对采煤机技术高度重视，高 校、煤研所及煤炭企业对采煤机技术研究大力投入，在对其理论分析研究的同时，再利 用计算机辅助设计技术对其设计研制，使得采煤机滚筒得到了快速发展。
振动截割技术在煤矿机械上的研究动态
80年代初，澳大利亚学者 Gottlieb［21］进行了单齿模