邢春雨

（晋能控股煤业集团北辛窑煤业有限公司，山西 忻州 036700）

引言

采煤机作为主要的采煤设备，可以提高综采工作面的自动化水平及煤矿的开采效率。采煤机进行截割作业主要依靠滚筒进行，由于采煤机井下作业的环境较为恶劣，对于采煤机的作业可靠性具有较高的要求。由于螺旋滚筒的旋转截割及截齿安装的精度不一，煤层的物理性能多变等容易造成采煤机滚筒的振动，从而引起采煤机的故障，对采煤机的寿命及工作效率造成影响[1]。而选择合理的滚筒速度，可降低或抑制外部因素对滚筒截割的振动作用，提高采煤机的机械化水平及效率，从而提高煤矿的整体效率及经济效益。

1 采煤机滚筒截割煤岩模型的建立

在采煤机滚筒进行截割的过程中，容易遇到不连续或不均匀的煤岩而产生振动，振动作用的传递容易引起零部件的损坏，造成采煤机的故障。由于滚筒是直接进行煤岩截割的部件，针对滚筒与煤层相互作用的煤岩进行分析，建立煤岩的截割模型。采用LS-DYNA非线性动力学软件，可以针对煤岩的截割进行材料、接触等非线性问题模拟，解决非线性结构的碰撞、爆炸等冲击性行为[2]。

由于采煤机工作的复杂性，对采煤机截割部进行一定的简化，建立合理的仿真模型。在建模过程中，首先采用三维绘图软件进行滚筒模型的建立，提高整体分析的效率。在LS-DYNA中，将截割滚筒的模型进行导入，并以此建立其他部分的几何实体模型，采用相应的实体块进行代替，对模型进行网格划分处理，得到如图1所示的采煤机截割滚筒的动力学模型，主要包括截割煤层、滚筒、摇臂及液压缸单元[3]，图中的1、2标识处为摇臂的铰接点位置。……