CN104929635B - 一种链式截割部截割高度的调节方法 - Google Patents
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Abstract
一种链式截割部截割高度的调节方法，具体为采煤机在采煤过程中因顶底板不平而进行的小范围调高，所述小范围调高是通过链式截割部的四个支撑油缸的伸缩变化来调节的，其中上臂油缸的伸缩长度大小决定了采煤过程中截割部对顶板起伏大小的适应程度，下臂油缸的伸缩长度大小决定了采煤过程中截割部对底板不平的适应程度。该方法为采煤机链式截割部提供了一整套截割高度的调节方法，通过改变上下臂油缸的伸缩量，调节截割部采煤过程中的截割高度，适应不同煤层厚度与顶底板不平的工况，另外调高过程惯性力减小，降低调高过程的时间响应，调高精度高，动力损失低。相对传统调高方式，提高了截割部的使用寿命及煤炭生产企业经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及采煤机截割部调节技术领域，特别涉及链式截割部截割高度的调节方法。
背景技术
采煤机截割部作为采煤机的关键部件和工作机构，其性能好坏决定着采煤机的工作性能和生产效率。担负着截割煤壁任务，截割部的功率消耗占采煤机装机功率的80％-90％，并且采煤机的生产能力、比能耗、工作时的负载状况、截齿的受力情况、块煤率、粉尘量、工作平稳性、可靠性等各项性能指标都与截割部有着密切的关系。因此，截割部截割性能的优劣直接影响着整台采煤机的生产效率和可靠性。截割部的截割功率、结构参数确定后，采煤机其他部件参数的设计均可以以此为基础进行。
在采煤过程中，截割部调高是指在采煤机牵引运动时，前后滚筒需要沿工作面煤岩界面的高度自动调整，以获得最大的回采量，并且尽量避免截割岩石。采煤机截割部调高是通过调节控制调高液压缸的调节来实现的，由于采区的条件的不同，夹在顶板和底板之间的煤层厚度有较大差异，这样就要求采煤机工作时截割部滚筒高度能随煤层的厚度进行自动调整以避免截割到顶板和底板，控制滚筒高度的液压系统是采煤机的关键组成部分之一，它的工作状态与可靠性在很大程度上决定了采煤机的工作性能和可靠性。
目前采煤机的液压调高系统均采用换向阀控制着液压缸进油与回油，进而实现截割部的调高。多数情况下，顶底板高度在小范围内变化，为获得最大回采量，截割部滚筒高度也要随着顶底板的高度变化而相应的变化。由于采煤机截割部质量较大，调高过程中会产生较大的惯性力，对液压系统的冲击较大，反复的冲击振动导致了机械结构的变形或损坏，降低了采煤机的使用寿命。同时，大的惯性力导致调高精度不高，调高响应时间长等不利因素。调节高度过低，得不到最大的回采量，调节高度过高滚筒又截割到顶板，对机械造成损伤，且会产生巨大的噪声。由于顶底板较小的高度变化都需对整个截割部截割高度进行调节，过大的质量使得采煤过程中动力损失较为严重。
发明内容
本发明目的在于提供一种链式截割部截割高度的调节方法，以使得采煤过程中由于采区的条件的不同，夹在顶板和底板之间的煤层厚度有较大差异时，截割部截割高度的调节不需要对整个截割部进行调节，使调高过程中不会产生较大的惯性力，从而降低对液压系统的较大冲击，提高采煤机的使用寿命，另外可以提高调节精度，得到最大的回采量。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种链式截割部截割高度的调节方法，链式截割部包括截割链、驱动截割链转动的四个驱动齿轮以及支撑液压缸，其中四个驱动齿轮分别由一个履带行走液压马达提供动力，所述履带行走液压马达与支撑液压缸一端的缸套固定连接，支撑液压缸另一端与液压缸球头底座连接，液压缸球头底座通过液压缸固定装置进行位置固定，所述支撑液压缸包括长度相同的上臂油缸、下臂油缸、左臂油缸以及右臂油缸；所述截割链包括截割前端，所述截割前端包括上臂油缸和右臂油缸之间的AB段与下臂油缸和右臂油缸之间的BC段，所述上臂油缸、下臂油缸、左臂油缸以及右臂油缸长度最短时均为L，伸长至最长时均为L+ΔL，设上臂油缸、下臂油缸、左臂油缸以及右臂油缸的初始状态长度均为L+ΔL/2，
对采煤机工作过程中的截割高度调节分为顶板变化时的截割高度调节和底板变化时的截割高度调节两种情况，
一、根据煤层的高度对顶板变化时的截割高度的调节：采煤过程中，通过调节上臂油缸的伸缩实现对顶板截割高度的控制，此过程中下臂油缸长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态，
(1)当上臂油缸收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当上臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸伸长，左臂油缸和下臂油缸保持不变，当上臂油缸收缩至最短L时，同时停止右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当上臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸和右臂油缸同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，下臂油缸长度保持不变，当上臂油缸收缩至最短L时，同时停止左臂油缸和右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当上臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸伸长，右臂油缸和下臂油缸保持不变，当上臂油缸收缩至最短L时，同时停止左臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
(2)当上臂油缸伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当上臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸收缩，右臂油缸)和下臂油缸保持不变，由于左臂油缸收缩至最短L时，上臂油缸并未伸长至最长状态，当左臂油缸收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸，以保证上臂油缸继续伸长，当上臂油缸伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当上臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸和右臂油缸同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，下臂油缸长度保持不变，当上臂油缸伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸和右臂油缸)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当上臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸收缩，左臂油缸和下臂油缸保持不变，由于右臂油缸收缩至最短L时，上臂油缸并未伸长至最长L+ΔL的状态，当右臂油缸收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸，以保证上臂油缸继续伸长，当上臂油缸伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
由上述链式截割部对顶板截割高度的调节过程可知，截割链可实现对顶板的截割高度在上臂油缸收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节；
二、根据煤层的高度对底板变化时的截割高度的调节：与顶板截割高度调节相似，在采煤过程中，通过调节下臂油缸的伸缩实现对底板截割高度的控制，此过程中上臂油缸长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态，
(1)当下臂油缸收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当下臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸伸长，左臂油缸和上臂油缸保持不变，当下臂油缸收缩至最短L时，同时停止右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当下臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸和右臂油缸同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，上臂油缸长度保持不变，当下臂油缸收缩至最短L时，同时停止左臂油缸和右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当下臂油缸收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸伸长，右臂油缸和上臂油缸保持不变，当下臂油缸收缩至最短L时，同时停止左臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
(2)当下臂油缸伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当下臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸收缩，右臂油缸和上臂油缸保持不变，由于左臂油缸收缩至最短L时，下臂油缸并未伸长至最长状态，当左臂油缸收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸，以保证下臂油缸继续伸长，当下臂油缸伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当下臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸和右臂油缸同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，上臂油缸长度保持不变，当下臂油缸伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸和右臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当下臂油缸伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸收缩，左臂油缸和上臂油缸保持不变，由于右臂油缸收缩至最短L时，下臂油缸并未伸长至最长状态，当右臂油缸收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸，以保证下臂油缸继续伸长，当下臂油缸伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
由上述链式截割部对底板截割高度的调节与对顶板的调节类似，截割链可实现对底板的截割高度在下臂油缸收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节。
本发明的链式截割部截割高度的调节方法，指导链式截割部在使用过程中根据顶底板起伏变化，相应煤层厚度变化时，通过改变上臂油缸与下臂油缸的伸缩量，调节链式截割部的截割高度，以获得最大的回采量，同时又不至于截割到顶底板，由于本链式截割部的调高方法提高了采煤机截割部对顶底板起伏条件，煤层高度变化工况的适应性，且采煤过程中，顶底板高度在小范围内变化，无需通过调高油缸推动整个截割部实现调高，只需通过链式截割部的上臂油缸和下臂油缸的伸缩即可满足采煤过程中的顶底板的起伏，因此与现有技术相比，本发明调高过程中所需的力大大减小，调高过程惯性力大大减小，降低了调高过程的时间响应，且调高精度更高，动力损失大大降低，进而提高了截割部的使用寿命，提高了采煤机的生产效益，提高了煤炭生产企业经济效益。
附图说明
图1为本发明处的链式截割部结构示意图；
图2为一台采煤机根据采高在采煤机一端配置一个链式截割部的结构示意图；
图3为一台采煤机在左右摇臂上配置两个链式截割部的结构示意图；
图4为链式截割部单齿切削过程图；
图5为上臂油缸收缩至最短时截割面积增大示意图；
图6为上臂油缸收缩至最短时截割面积不变示意图；
图7为上臂油缸收缩至最短时截割面积减小示意图；
图8为上臂油缸伸长至最长时截割面积变增大意图；
图9为上臂油缸伸长至最长时截割面积不变示意图；
图10为上臂油缸伸长至最长时截割面积减小示意图；
图11下臂油缸收缩至最短时截割面积增大示意图；
图12下臂油缸收缩至最短时截割面积不变示意图；
图13下臂油缸收缩至最短时截割面积减小示意图；
图14下臂油缸伸长至最长时截割面积增大示意图；
图15下臂油缸伸长至最长时截割面积不变示意图；
图16下臂油缸伸长至最长时截割面积减小示意图。
图中：1-截割链、2-驱动齿轮、3-液压马达、4-液压缸球头底座、5-液压缸固定装置、6-上臂油缸、7-下臂油缸、8右臂油缸、9-左臂油缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，链式截割部是一种适应电牵引采煤机应用于中厚煤层长壁开采工艺的新型截割机构，一台采煤机根据采高在采煤机一端配置一个链式截割部或者位于左右摇臂上的配置两个链式截割部，本发明涉及的是一种链式截割部截割高度的调节方法，所述链式截割部包括截割链1、驱动截割链1转动的四个驱动齿轮2以及支撑液压缸，其中四个驱动齿轮2分别由一个履带行走液压马达3提供动力，所述履带行走液压马达3与支撑液压缸一端的缸套固定连接，支撑液压缸另一端与液压缸球头底座4连接，液压缸球头底座4通过液压缸固定装置5进行位置固定，所述支撑液压缸包括长度相同的上臂油缸6、下臂油缸7、左臂油缸9以及右臂油缸8；所述截割链1包括截割前端，所述截割前端包括上臂油缸(6)和右臂油缸(8)之间的AB段与下臂油缸(7)和右臂油缸(8)之间的BC段，截割链1的宽度为W，截割前端的面积S为(LAB+LBC)W，其中S为截割链1的总长度，LAB与LBC分别为AB段与BC段的长度，所述上臂油缸6、下臂油缸7、左臂油缸9以及右臂油缸8长度最短时均为L，伸长至最长时均为L+ΔL，设上臂油缸6、下臂油缸7、左臂油缸9以及右臂油缸8的初始状态长度均为L+ΔL/2。
煤体的截割阻抗介于30～420N/mm，从有效使用采煤机的角度，可将煤层按截割阻抗分为三大类：Az＝30～180N/mm的煤成为软煤，在设计时应采用较小的单位面积截割功率，可以进行增大截割链截割面积的调节；Az＝180～240N/mm的煤成为中硬煤，需根据煤层是韧性煤还是脆性煤采用合理的截割功率，此时截割面积的调节需根据煤质条件确定；Az＝240～420N/mm的煤称为硬煤，在设计时应采用较大的单位面积截割功率，可以进行减小截割链截割面积的调节。
如图4所示为采煤机链式截割部单齿切削煤壁过程图，截割链截齿以转速n绕环形链轴线旋转，并以牵引速度vq进给截割煤岩。在环形链旋转一周的过程中，每个截齿只有一半时间在截割煤岩。随着滚筒的前进，截齿切削厚度从零变化到最大，继而从最大值降低为零。图中黑色区域为单个截齿旋转一周所切削的煤岩；H为链环旋转一周的进给量。采煤机链式截割部高度调节的初始状态为四根液压缸的长度均为L+ΔL/2，调节过程中需保持截割截割链绷紧状态。油缸收缩至最短时长度均为L，伸长至最长时均为L+ΔL。
两种情况的调高：对采煤机工作过程中的截割高度调节分为顶板变化时的截割高度调节和底板变化时的截割高度调节两种情况。通过上臂油缸6实现对顶板截割高度的调节，通过下臂油缸7实现对底板截割高度的调节。
一、对顶板变化时的截割高度的调节：采煤过程中，通过调节上臂油缸6的伸缩实现对顶板截割高度的控制，此过程中下臂油缸7长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态。根据调节后截割面积的不同，调高过程有多种选择。截割面积的变化将导致采煤过程中的截割功率、截割负载、截割速度等一系列参数的改变。
(1)当上臂油缸6收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，如图5所示，当上臂油缸6收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸8伸长，左臂油缸9和下臂油缸7保持不变。当上臂油缸6收缩至最短L时，同时停止右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当左臂油缸9和下臂油缸7长度不变，上臂油缸6收缩至最短L时右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和。此时右臂油缸8的具体长度可做一定性分析，假设右臂油缸8的长度已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知上臂油缸6收缩至最短L时右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，如图6所示，当上臂油缸6收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9和右臂油缸8同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，下臂油缸7长度保持不变。当上臂油缸6收缩至最短L时，同时停止左臂油缸9和右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当下臂油缸7长度保持不变，上臂油缸6收缩至最短L时左臂油缸9和右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和。同理可假设左臂油缸9和右臂油缸8的长度均已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知上臂油缸6收缩至最短L时左臂油缸9和右臂油缸8均未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，如图7所示，当上臂油缸6收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9伸长，右臂油缸8和下臂油缸7保持不变。当上臂油缸6收缩至最短L时，同时停止左臂油缸9的动作。根据截割链总长不变可知，当右臂油缸8和下臂油缸7长度不变，上臂油缸6收缩至最短L时左臂油缸9未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和。同理假设左臂油缸9的长度已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知上臂油缸6收缩至最短L时左臂油缸9未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
(2)当上臂油缸6伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，如图8所示，当上臂油缸6伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9收缩，右臂油缸8和下臂油缸7保持不变。由于左臂油缸9收缩至最短L时，上臂油缸6并未伸长至最长状态，证明过程可假设上臂油缸6的长度已经达到最长L+ΔL的状态，此时截割链总长
大于截割链原长
可知左臂油缸9收缩至最短L时上臂油缸6未能达到最长L+ΔL的状态。当左臂油缸9收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸8，以保证上臂油缸6继续伸长，当上臂油缸6伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当下臂油缸7长度不变，左臂油缸9收缩至最短L和上臂油缸6伸长至最长状态L+ΔL时，右臂油缸8并未收缩至最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设右臂油缸8已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知右臂油缸8并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，如图9所示，当上臂油缸6伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9和右臂油缸8同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，下臂油缸7长度保持不变。当上臂油缸6伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸9和右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当下臂油缸7长度保持不变，上臂油缸6伸长至最长L+ΔL时左臂油缸9和右臂油缸8未能达到最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设左臂油缸9和右臂油缸8均已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知左臂油缸9和右臂油缸8均并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，如图10所示，当上臂油缸6伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸8收缩，左臂油缸9和下臂油缸7保持不变。由于右臂油缸8收缩至最短L时，上臂油缸6并未伸长至最长L+ΔL的状态，证明过程可假设上臂油缸6的长度已经达到最长L+ΔL的状态，此时截割链总长
大于截割链原长
可知右臂油缸8收缩至最短L时上臂油缸6未能达到最长L+ΔL的状态。当右臂油缸8收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸9，以保证上臂油缸6继续伸长，当上臂油缸6伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸9的动作。根据截割链总长不变可知，当下臂油缸7长度不变，右臂油缸8收缩至最短L和上臂油缸6伸长至最长状态L+ΔL时，左臂油缸9并未收缩至最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设左臂油缸9已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知左臂油缸9并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
由上述链式截割部对顶板截割高度的调节过程可知，截割链可根据不同的要求实现对顶板的截割高度在上臂油缸6收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节，增加了采煤过程中对顶板起伏的适应，且只需调节截割链的支撑油缸即可，调节功率小，减小了截割高度调节过程中的功率损失，调节响应快、精度高、对液压系统的冲击较小，相对于传统调高优势明显；
二、对底板变化时的截割高度的调节：与顶板截割高度调节相似，在采煤过程中，通过调节下臂油缸7的伸缩实现对底板截割高度的控制，此过程中上臂油缸6长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态。根据调节后截割面积的不同，调高过程有多种选择。截割面积的变化将导致采煤过程中的截割功率、截割负载、截割速度等一系列参数的改变。
(1)当下臂油缸7收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，如图11所示，当下臂油缸7收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸8伸长，左臂油缸9和上臂油缸6保持不变。当下臂油缸7收缩至最短L时，同时停止右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当左臂油缸9和上臂油缸6长度不变，下臂油缸7收缩至最短L时右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和。此时右臂油缸8的具体长度较难求解，可做一定性分析，假设右臂油缸8的长度已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知下臂油缸7收缩至最短L时右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，如图12所示，当下臂油缸7收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9和右臂油缸8同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，上臂油缸6长度保持不变。当下臂油缸7收缩至最短L时，同时停止左臂油缸9和右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当上臂油缸6长度保持不变，下臂油缸7收缩至最短L时左臂油缸9和右臂油缸8未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可假设左臂油缸9和右臂油缸8的长度均已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知下臂油缸7收缩至最短L时左臂油缸9和右臂油缸8均未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，如图13所示，当下臂油缸7收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9伸长，右臂油缸8和上臂油缸6保持不变。当下臂油缸7收缩至最短L时，同时停止左臂油缸9的动作。根据截割链总长不变可知，当右臂油缸8和上臂油缸6长度不变，下臂油缸7收缩至最短L时左臂油缸9未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和。假设左臂油缸9的长度已经达到最长L+ΔL的状态，截割链总长
大于截割链原长
可知下臂油缸7收缩至最短L时左臂油缸9未能达到最长L+ΔL的状态，符合调节要求。
(2)当下臂油缸7伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，如图14所示，当下臂油缸7伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9收缩，右臂油缸8和上臂油缸6保持不变。由于左臂油缸9收缩至最短L时，下臂油缸7并未伸长至最长状态，证明过程可假设下臂油缸7的长度已经达到最长L+ΔL的状态，此时截割链总长
大于截割链原长
可知左臂油缸9收缩至最短L时下臂油缸7未能达到最长L+ΔL的状态。当左臂油缸9收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸8，以保证下臂油缸7继续伸长，当下臂油缸7伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当上臂油缸6长度不变，左臂油缸9收缩至最短L和下臂油缸7伸长至最长状态L+ΔL时，右臂油缸8并未收缩至最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设右臂油缸8已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知右臂油缸8并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，如图15所示，当下臂油缸7伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸9和右臂油缸8同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，上臂油缸6长度保持不变。当下臂油缸7伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸9和右臂油缸8的动作。根据截割链总长不变可知，当上臂油缸6长度保持不变，下臂油缸7伸长至最长L+ΔL时左臂油缸9和右臂油缸8未能达到最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设左臂油缸9和右臂油缸8均已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知左臂油缸9和右臂油缸8均并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，如图16所示，当下臂油缸7伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸8收缩，左臂油缸9和上臂油缸6保持不变。由于右臂油缸8收缩至最短L时，下臂油缸7并未伸长至最长状态，证明过程可假设下臂油缸7的长度已经达到最长L+ΔL的状态，此时截割链总长
大于截割链原长
可知右臂油缸8收缩至最短L时下臂油缸7未能达到最长L+ΔL的状态。当右臂油缸8收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸9，以保证下臂油缸7继续伸长，当下臂油缸7伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸9的动作。根据截割链总长不变可知，当上臂油缸6长度不变，右臂油缸8收缩至最短L和下臂油缸7伸长至最长状态L+ΔL时，左臂油缸9并未收缩至最短L的状态，符合调节要求。此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和。证明过程可设左臂油缸9已收缩至最短最短状态L，此时截割链总长
小于截割链原长
可知左臂油缸9并未收缩至最短L的状态，符合条件要求。
由上述链式截割部对底板截割高度的调节与对顶板的调节类似，截割链可根据不同的要求实现对底板的截割高度在下臂油缸7收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节，增加了采煤过程中对底板起伏的适应，且只需调节截割链的支撑油缸即可，调节功率小，减小了截割高度调节过程中的功率损失，调节响应快、精度高、对液压系统的冲击较小，相对于传统调高优势明显。
本发明提供的一种链式截割部截割面积调节方法，该方法为采煤机链式截割部提供了一整套截割高度的调节方法，适应不同煤层厚度与顶底板不平的工况。指导链式截割部在使用过程中根据顶底板起伏变化，相应煤层厚度变化时，通过改变上臂油缸与下臂油缸的伸缩量，调节链式截割部的截割高度，以获得最大的回采量，同时又不至于截割到顶底板。本链式截割部的调高方法提高了采煤机截割部对顶底板起伏条件，煤层高度变化工况的适应性。且采煤过程中，顶底板在高度在小范围内变化，无需通过调高油缸推动整个截割部实现调高，只需通过链式截割部的上臂油缸和下臂油缸的伸缩即可满足采煤过程中的顶底板的起伏。相对传统调高方式，因调高过程中所需的力大大减小，调高过程惯性力大大减小，降低了调高过程的时间响应，且调高精度更高，动力损失大大降低。进而提高了截割部的使用寿命。提高了采煤机的生产效益，提高了煤炭生产企业经济效益。
Claims (1)
1.一种链式截割部截割高度的调节方法，链式截割部包括截割链(1)、驱动截割链(1)转动的四个驱动齿轮(2)以及支撑液压缸，其中四个驱动齿轮(2)分别由一个履带行走液压马达(3)提供动力，所述履带行走液压马达(3)与支撑液压缸一端的缸套固定连接，支撑液压缸另一端与液压缸球头底座(4)连接，液压缸球头底座(4)通过液压缸固定装置(5)进行位置固定，所述支撑液压缸包括长度相同的上臂油缸(6)、下臂油缸(7)、左臂油缸(9)以及右臂油缸(8)；所述截割链(1)包括截割前端，所述截割前端包括上臂油缸(6)和右臂油缸(8)之间的AB段与下臂油缸(7)和右臂油缸(8)之间的BC段，所述上臂油缸(6)、下臂油缸(7)、左臂油缸(9)以及右臂油缸(8)长度最短时均为L，伸长至最长时均为L+ΔL，设上臂油缸(6)、下臂油缸(7)、左臂油缸(9)以及右臂油缸(8)的初始状态长度均为L+ΔL/2，其特征在于，
对采煤机工作过程中的截割高度调节分为顶板变化时的截割高度调节和底板变化时的截割高度调节两种情况，
一、根据煤层的高度对顶板变化时的截割高度的调节：采煤过程中，通过调节上臂油缸(6)的伸缩实现对顶板截割高度的控制，此过程中下臂油缸(7)长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态，
(1)当上臂油缸(6)收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当上臂油缸(6)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸(8)伸长，左臂油缸(9)和下臂油缸(7)保持不变，当上臂油缸(6)收缩至最短L时，同时停止右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当上臂油缸(6)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)和右臂油缸(8)同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，下臂油缸(7)长度保持不变，当上臂油缸(6)收缩至最短L时，同时停止左臂油缸(9)和右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当上臂油缸(6)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)伸长，右臂油缸(8)和下臂油缸(7)保持不变，当上臂油缸(6)收缩至最短L时，同时停止左臂油缸(9)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
(2)当上臂油缸(6)伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当上臂油缸(6)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)收缩，右臂油缸(8)和下臂油缸(7)保持不变，由于左臂油缸(9)收缩至最短L时，上臂油缸(6)并未伸长至最长状态，当左臂油缸(9)收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸(8)，以保证上臂油缸(6)继续伸长，当上臂油缸(6)伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当上臂油缸(6)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)和右臂油缸(8)同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，下臂油缸(7)长度保持不变，当上臂油缸(6)伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸(9)和右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当上臂油缸(6)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸(8)收缩，左臂油缸(9)和下臂油缸(7)保持不变，由于右臂油缸(8)收缩至最短L时，上臂油缸(6)并未伸长至最长L+ΔL的状态，当右臂油缸(8)收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸(9)，以保证上臂油缸(6)继续伸长，当上臂油缸(6)伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸(9)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
由上述链式截割部对顶板截割高度的调节过程可知，截割链可实现对顶板的截割高度在上臂油缸(6)收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节；
二、根据煤层的高度对底板变化时的截割高度的调节：在采煤过程中，通过调节下臂油缸(7)的伸缩实现对底板截割高度的控制，此过程中上臂油缸(6)长度应保持不变，且需保持截割链绷紧状态，
(1)当下臂油缸(7)收缩至最短状态时，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当下臂油缸(7)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸(8)伸长，左臂油缸(9)和上臂油缸(6)保持不变，当下臂油缸(7)收缩至最短L时，同时停止右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当下臂油缸(7)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)和右臂油缸(8)同时伸长，且进油速度相等，即伸长量相等，上臂油缸(6)长度保持不变，当下臂油缸(7)收缩至最短L时，同时停止左臂油缸(9)和右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当下臂油缸(7)收缩的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)伸长，右臂油缸(8)和上臂油缸(6)保持不变，当下臂油缸(7)收缩至最短L时，同时停止左臂油缸(9)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
(2)当下臂油缸(7)伸长至最长状态时，同收缩至最短的过程一样，由于调节过程的不同，截割面积会出现增大、不变和减小的三种情况：
若煤层为软煤时，进行增大截割面积的调节，当下臂油缸(7)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)收缩，右臂油缸(8)和上臂油缸(6)保持不变，由于左臂油缸(9)收缩至最短L时，下臂油缸(7)并未伸长至最长状态，当左臂油缸(9)收缩至最短状态时应紧接着收缩右臂油缸(8)，以保证下臂油缸(7)继续伸长，当下臂油缸(7)伸长至最长状态时，同时停止右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将大于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为中硬煤时，进行截割面积大小恒定的调节，当下臂油缸(7)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，左臂油缸(9)和右臂油缸(8)同时收缩，且进油速度相等，即收缩量相等，上臂油缸(6)长度保持不变，当下臂油缸(7)伸长至最长L+ΔL时，同时停止左臂油缸(9)和右臂油缸(8)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将等于调节前这两段的截割面积之和；
若煤层为硬煤时，进行减小截割面积的调节，当下臂油缸(7)伸长的过程中，在保持截割链绷紧的情况下，右臂油缸(8)收缩，左臂油缸(9)和上臂油缸(6)保持不变，由于右臂油缸(8)收缩至最短L时，下臂油缸(7)并未伸长至最长状态，当右臂油缸(8)收缩至最短状态时应紧接着收缩左臂油缸(9)，以保证下臂油缸(7)继续伸长，当下臂油缸(7)伸长至最长状态时，同时停止左臂油缸(9)的动作，此时AB和BC段截割面积之和将小于调节前这两段的截割面积之和，
由上述链式截割部对底板截割高度的调节过程可知，截割链可实现对底板的截割高度在下臂油缸(7)收缩至最短状态L与伸长至最长状态L+ΔL之间进行调节。
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