螺旋滚筒作为采煤机的工作机构,承担着破煤和装煤的任务,其工作特性决定了采煤机能否高效、安全地进行生产作业。以理论分析、数值模拟及试验研究相结合的方法,从截割和装煤这两大任务出发,对螺旋滚筒的工作特性进行了研究。同时,对采用不同型号螺旋滚筒的采煤机动态特性进行了分析。采用MATLAB与VB编制的采煤机工作机构优化设计及载荷计算软件对影响螺旋滚筒截割性能的因素进行了分析,找出了不同影响因素下滚筒载荷波动、功率消耗、截割阻力矩以及截割比能耗等性能指标的变化规律。同时,利用软件生成的滚筒载荷曲线为后续动力学仿真提供了外部激励。建立了薄煤层采煤机螺旋滚筒装煤的离散元模型,解决了螺旋滚筒与煤壁的耦合以及离散元仿真中各参数的合理选择等关键问题;通过跟踪和统计装煤过程中颗粒质量、速度分布及其变化,找出了螺旋滚筒结构及运动学参数等因素对煤流运动规律的影响;对多因素影响下的螺旋滚筒装煤过程进行正交试验,确定出不同因素对螺旋滚筒装煤性能的影响权重。通过多软件协同仿真平台构建出薄煤层采煤机刚柔耦合多体模型,分析不同型号螺旋滚筒所受载荷对薄煤层采煤机动态特性的影响,得到了关键零部件的动应力分布规律;通过构建应力-可靠度隶属函数,对不同工况条件下采煤机关键零部件的动态可靠性进行了分析与预测;运用子结构模态综合法（CMS）对不同测试点加速度与模态振动的相关性进行了分析。根据鄂尔多斯某矿煤样的物理机械性质测试结果,对A、B两型号螺旋滚筒的综合性能进行了分析;将理论计算、数值模拟结果与MG400/951-WD型采煤机工业性试验测试结果进行比较,研究结果表明:改进后B型螺旋滚筒具有良好的煤岩适应性,采煤机工作过程中的稳定性及可靠性较高;螺旋滚筒的实际装煤率与数值模拟结果基本符合,证明了研究方法的正确性与可行性。