仪器仪表学报

作者：司垒，王忠宾，戴剑博，魏东，顾进恒

单位：司垒,中国矿业大学机电工程学院徐州221116,lei.si@cumt.edu.cn,王忠宾,中国矿业大学机电工程学院徐州221116,,戴剑博,中国矿业大学机电工程学院徐州221116,jianbodai@126.com,魏东,中国矿业大学机电工程学院徐州221116,,顾进恒,中国矿业大学机电工程学院徐州221116,

关键词：采掘装备;煤岩截割;截齿温度场;喷雾冷却

基金：国家自然科学基金（52174152）、徐州市基础研究计划（KC23051）、山东省中央引导地方科技发展资金（YDZX2024119）项目资助

采掘装备在截割煤层过程中，不同性状的煤岩体会导致截齿温度发生变化。为了探究截齿温度场的变化特性，分析了截齿截割煤层过程的热源分布情况，利用热源法建立了截割煤层过程中截齿温度场的理论计算模型，并考虑到采掘装备的实际工况条件，推导了喷雾系统对流换热系数的计算过程。以MG2×55/250?BWD型采煤机为研究对象，基于ABAQUS有限元软件建立了截齿旋转截割煤岩模型，研究了不同工况下截齿温度场的分布情况与变化规律；接着，基于Fluent流体仿真软件建立了喷雾冷却模型，获取了不同喷雾压力下截齿的对流换热系数，进而将换热系数带入ABAQUS有限元模型来模拟水喷雾冷却下截齿截割煤岩过程的温度场；最后，搭建了滚筒截割煤岩温度采集实验台，设计了截齿温度采集系统，开展了不同工况下滚筒截割煤岩实验，分析了截齿温度场的变化规律，验证了理论计算与仿真模型的正确性。结果表明，不同工况下截齿的温度场具有不同的分布形态，且最高温度与滚筒转速、牵引速度、煤岩坚固性系数呈正相关性；水喷雾压力与截齿温度呈反比，与常规条件相比水喷雾冷却能使截割温度场温度降低20%以上。研究成果为基于截齿温度场的煤岩性状识别提供新的理论和方法。

来源：2024年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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