李发泉

（中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

有限元分析方法应用于滚筒失效分析、滚筒优化设计等领域具有快速、便捷、可靠等优点。本文以对某型连采机侧滚筒有限元分析为例，详细阐述了该分析方法的主要技术难点，该方法能够准确预测滚筒撕裂位置，对连续采煤机截割滚筒设计及优化具有较强指导意义。

1 结构及工作原理

连续采煤机是短壁开采和煤巷快速掘进的主采设备，其具有采掘合一，机动灵活，设备投资少见效快等优点，可适用于我国不规则块段的开采，对提高煤炭资源回收率具有重要意义[1～3]。截割滚筒是连采机的主要工作机构，其通过布置在其上的截齿来截割矿岩。其工作时，常常由于载荷突变、局部受载等原因造成滚筒撕裂失效，如图1 所示。

连采机截割滚筒是一种铣削式破煤机构[4]，一般采用三段式中心对称结构，主要包括端盘、侧滚筒、中间滚筒如图2 所示。

侧滚筒是截割滚筒的一部分，其通过平键联接传递扭矩，内部表面通过与减速器外轮毂配合定位，边缘通过螺栓联接将端盘安装其上，齿座通过垫块焊接在其筒体表面。

图1 侧滚筒撕裂Fig.1 Lateral drum avulsion

2 侧滚筒有限元模型的建立

2.1 模型简化及材料特性

图2 连续采煤机截割滚筒典型结构Fig.2 The representative configuration of cutting drum of continuous miners

对模型的有效简化处理有助于提高有限元计算效率，降低模型计算不收敛风险。由于截齿和齿座形状不规则，六面体网格划分困难，计算耗时长，远程力耦合加载方式可避免将截齿和齿座带入计算中，该方法需要建立加载点的坐标系。……