冲击式采煤机冲击破煤机理的研究

冲击破煤机理的研究课题研究了煤体在冲击力作用下的应力传播规律，给出了煤体中任一点应力函数值；研究了有节理裂隙弱面存在时煤体的破碎效果；研究了冲击强度变化对煤体破碎效果的影响；建立了在采煤工作面条件下的破煤力学模型；研究了冲击刀具几何形状对煤体破碎效果的影响。在此基础上，得到了冲击式采煤时的主要破煤参数，为研制冲击式采煤机提供了理论依据。所研制的冲击式采煤机在生产现场的试验表明，在采煤工作面采用冲击式采煤，与相同生产率的滚筒采煤机相比，产尘率可降低60%以上，块煤率可提高20-30%。能耗可减少40%左右，开创了一项清洁生产技术。这一研究成果在破煤理论上建立了冲击破煤的理论框架，在采煤技术上是一次重大的变革。

有两种方法：①描述冲击波形本身的固有特性。可在时域内用波形的形状、峰值、脉冲宽度（即持续时间）等参量描述，这种描述适用于简单脉冲型冲击；也可在频域内用傅里叶谱求出冲击的主要频率分量和频率范围，这种描述既适用于简单脉冲型冲击也适用于复杂脉冲型冲击。图2为半正弦脉冲及其傅里叶幅值谱。②描述冲击对系统的作用效果。可采用冲击响应谱（简称冲击谱），即无阻尼的或有阻尼的单自由度系统对作用在系统基座上的冲击的响应峰值同该系统同有频率的函数关系。冲击谱又可细分为：仅在作用期间获得的冲击谱称为初始冲击谱（简称主谱）；在冲击作用之后获得的冲击谱称为剩余冲击谱（简称余谱）；主谱和余谱中取最大值后形成的冲击谱称为最大谱。图3为半正弦脉冲作用于无阻尼单自由度系统后得到的冲击谱。

冲击谱的概念提出较早，由于它比较简单，而且很多系统在一定程度上可以当作单自由度系统，所以可以通过冲击谱了解机器设备因受冲击而破坏的程度，因此冲击谱至今仍是研究冲击的重要工具。但它没有考虑到相位因素，提供的只是一种不完整的信息。

冲击式流量计适于在料仓或皮带送料等具有垂直下料口的场合，用以测量粉粒散料、块料、浆液、熔体等物料的流量，例如精矿粉、矿石、散装水泥、浆状混凝土、谷物、粉状食品等，因此广泛应用于采矿、冶金、建筑、粮食和储运等部门。

该流量计的工作温度受检测板材料的限制。如果采用耐热材料或水冷钢套等制成耐高温的检测板，可用于测量铁水、锌液、铝液及熔渣等的流量：

该流量计的测量范围，视其制造材料和结构形式的不同而差别很大。它能够测量最小流量为每分钟几公斤；最大流量为每分钟20～30t，测量准确度0．5~2%。

冲击式流量计的特点

(1)应用广量程宽：

1.可测量从数百纳米大小的微粒到拳头大小的颗粒体；

2.可测量从微小流量到大流量的各种固态颗粒。

(2)全密封可在与大气完全隔绝的状态下进行测量，这样可以防止产生粉尘、氧化还原等。有利于食品原料的卫生要求。

(3)结构简单可靠性高。

(4)满足自动控制的要求，可与指示、记录、调节等仪表配合使用，用来指示、记录连续测量下的动态指标，并可对输出数据进行运算、调节等。

(5)精度较高。由于颗粒直径大小不齐和间断供料的影响，精度为0.5—2%左右。

(6)不影响物料流通。测量仪表发生故障时，不会影响物料的通路。被测物料可以照常流通。

(7)易于安装。

按激励参量的时域波形特性可分为三种：①脉冲型冲击。这种冲击的激励参量的瞬时值在极短时间内由平衡位置上升到最大值，然后又下降到平衡位置（图1a）可用数学式描述的理想化的脉冲型冲击的波形有半正弦波、梯形波、钟形波、三角波或锯齿波等。货物包装箱在运输、装卸过程中由于碰撞、跌落而受到的冲击多属脉冲型。②阶跃型冲击。这是参量幅值由平衡位置急剧改变到新的位置所形成的冲志（图1b）。理想化的阶跃型冲击改变参量位置所需时间为零。实际阶跃型冲击所需时同多为微秒级到毫杪级。多级火箭在分级时，由于抛弃前级，质量突然减少，因而就会产生加速度阶跃。③复杂冲击，又称瞬态振动。其波形是往复振荡型的，往往难以用数学式表达（图1c）。飞机、导弹和舰船内部的仪表设备所受到的间接的（经过蒙皮、隔框、支架等传递的）冲击多属此类。