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采煤机截割滚筒截齿疲劳研究
一、引言
采煤机是煤矿生产中重要的设备之一，其主要作用是通过截割滚筒将煤炭截割出来，完成煤炭的采掘任务。截割滚筒截齿作为采煤机的重要部件，主要负责采煤机的截煤任务。然而，在采煤过程中，截割滚筒截齿容易出现疲劳失效问题，严重影响了采煤机的稳定运行和作业效率。因此，对采煤机截割滚筒截齿的疲劳性能研究具有重要意义。
二、截齿疲劳失效原因
截割滚筒截齿是一种高强度的工具，经过重复的载荷作用，很容易出现疲劳失效。截齿的疲劳失效主要有以下几个方面原因。
（1）载荷作用：在采煤作业中，截齿承受着高强度的载荷作用，经常需要重复执行切割动作，导致截齿受到反复的载荷循环作用。这种强大的载荷会导致截齿本身出现一定程度的失效。
（2）切向力矩作用:采煤机的切割过程中，截齿需要准确地定向和控制切向力矩，以及控制刀盘的具体位置和姿态角度等。如果这些参数设置得不当，截齿的切向力矩可能会超出其容许范围，导致截齿的疲劳失效。
（3）材料质量:截齿由锰钢等高强度材料制成。如果材料内部存在裂纹、夹杂、孔洞等缺陷，这些缺陷会在载荷作用和循环载荷作用下扩展并逐渐发展成疲劳裂纹，极大影响截齿的使用寿命。
三、疲劳性能的影响因素
截齿的疲劳性能，受到多种因素的影响。其中包括材料性能、载荷特征、工作条件等。下面简要介绍一下这些因素。
（1）材料性能:截齿的材料强度、塑性、韧性等性能直接影响截齿的疲劳性能。通常采用高强度和高韧性的钢材制成截齿，能够提高截齿的疲劳强度和使用寿命。
（2）载荷特征:截齿的载荷特征是影响其疲劳性能的重要因素之一。在实际使用过程中，截齿承受着高强度和重复的循环载荷。这些载荷会导致截齿内部应力集中，并逐渐形成疲劳裂纹。
（3）工作条件:截齿的使用环境和工作条件也会影响其疲劳性能。比如，采煤的煤体性质、基岩种类、切向力矩的大小等都会对截齿的质量和寿命产生影响。
四、疲劳试验
为了对截割滚筒截齿的疲劳性能进行研究，需要进行一定的疲劳试验。疲劳试验是通过给定载荷和循环次数，模拟截齿在实际使用过程中所承受的高强度循环载荷，从而检测截齿的疲劳性能。
一般来说，疲劳试验的流程包括优化试验方案、材料制备、试样制备、疲劳实验、试验数据分析等几个步骤。在试验中通常采用多参数的载荷和循环模拟来研究疲劳失效机理。
五、疲劳性能改进措施
为了延长截割滚筒截齿的使用寿命，需要采取一系列措施来改进其疲劳性能。具体措施包括以下几个方面。
（1）材料改进:选择高强度、高韧性和高抗腐蚀性能的钢材，提高截齿的抗疲劳性能。
（2）加工精度:通过提高工艺水平，实现对截齿的准确加工，确保截齿的尺寸精度、表面光洁度等要求符合规定标准。
（3）合理的切向力矩和施加载荷:采用先进的控制技术和实时测量系统，控制切向力矩和施加载荷的大小和方向，减小这些因素对截齿的损伤。
六、结论
通过以上分析，截割滚筒截齿的疲劳失效是影响采煤机稳定运行和效率的重要因素之一。在研究和使用过程中，需要进行相应的疲劳性能试验并进行优化改进措施，以提高截齿的疲劳强度和使用寿命。此外，在实际的生产应用中，还应加强截割程序的优化及控制，减小对截齿的损伤。