采煤机械

第一章采煤机械§1-1概述一、机械化采煤的主要设备机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、运输、支护、处理采空区。其中采煤机完成落煤和装煤工序。（一）采煤机械采煤机械，现在主要有滚筒式采煤机、刨煤机和采煤钻机三大类。目前我国使用最多的是滚筒式采煤机，也有少量的刨煤机。1、滚筒式采煤机滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。（1）组成截割部、牵引部、电动机和辅助装置。（2）各部分功用2、刨煤机（1）结构原理（2）连续长壁采煤机（二）机械化采煤工作面普采工作面（普采、高档普采）、综采工作面二、滚筒式采煤机的总体结构（一）工作机构（二）牵引机构（三）传动机构（一）工作机构滚筒式采采煤机械的工作机构，就是采煤机械破落和装运煤炭的机构。采煤机采用螺旋滚筒。螺旋滚筒的刀具（截齿）装在滚筒的螺旋叶片上。滚筒转动并沿着煤壁移动时，就截割破落煤炭，并由螺旋叶片把煤炭装进工作面运输机。滚筒的结构并不复杂，破碎能力强，而且可以利用摇臂随时调整位置，对煤层厚度的变化、顶板底板的起伏和断层有较好的适应能力。滚筒的截深可与液压支架的推移步距相匹配，在采煤机采过的地方可以随机推移支架，即时支护顶板。因此，除了在薄煤层中使用螺旋滚筒困难较多外，在缓倾斜和倾斜的各种煤层中，使用螺旋滚筒的滚筒式采煤机都能达到较高的生产率和较好的使用效果。螺旋滚筒由轮毂、螺旋叶片和端盘组成。1、截齿（1）对截齿的要求a．高强度和耐磨性；b．合理的几何参数；c．固定可靠；d．拆装方便。（2）种类扁形截齿：镐形截齿：（3）截齿配置①截齿排列图,图1-7图1-8所示②截齿排列特点螺旋叶片的截齿排列特点：截距较大；在圆周方向上相邻截齿的夹角相等；都是零度齿。端盘的截齿排列特点：截距小、截齿密度大；多数是正角度齿，煤质愈硬，角度愈大；有少数零度齿和负角度齿，以减小滚筒的侧向力。2．螺旋滚筒的参数（1）滚筒的转向a.单滚筒采煤机滚筒的转向：向内回转b.双滚筒采煤机滚筒的转向：两个滚筒相背转动（2）螺旋叶片a.螺旋头数：不能太多，也不能太少，一般2～4个。b.螺旋方向为了保证螺旋叶片向运输机装煤，而不是向煤壁推煤，滚筒叶片的螺旋方向应与滚筒转向相适应。站在采空区一侧看滚筒，右螺旋滚筒应是顺时针方向转动，左螺旋滚筒应是逆时针方向转动。不论采煤机的牵引方向如何，都必须保持这个关系。单滚筒采煤机：右工作面必须使用左螺旋滚筒，而左工作面必须使用右螺旋滚筒；双滚筒采煤机：左滚筒为左螺旋，右滚筒为右螺旋。(二)牵引机构对牵引部的基本要求：1、总传动比大2、总传动比应能在工作过程中随时调节3、要在电动机转向一定的条件下反向牵引和停止牵引4、要有可靠的过载保护性能5、要有足够的强度目前采用的有链牵引机构和无链牵引机构两类。1、链牵引机构链牵引机构的工作方式分为内牵引（常用）和外牵引。内牵引图1-14所示。（1）圆环链结构如图1-15所示规格用棒料直径d和环节距t表示。（2）链轮圆环链链轮的几何形状比较复杂，其形状和制造质量对于链环和链轮的啮合影响很大。链轮形状设计得不好，就会啃伤链环，加剧链轮和链环的磨损，或者因为链环不能与轮齿正确啮合而掉链。（3）链接头为了制造和运输方便，圆环链做成适当长度的链段，使用时再用链接头接成所需要的长度。短链段在没有达到应该报废的程度以前，可以用链接头接起来使用。所以，链接头是有链牵引的重要部件链接头的外形尺寸一般不完全与链环的尺寸相同，应根据链接头的外形尺寸适当修改链轮平环窝槽或立环沟槽的形状和尺寸，以免发生干涉。为了保证链轮的强度，希望链接头只作为平环或立环进入链轮。圆环链链段应由奇数个链环组成。对链接头的基本要求是：外形尺寸与链环相差不多，但强度不得低于链环，装拆要方便，运行过程中不会自动脱开。链接头的种类：侧卸式链接头（目前国内用得较多）、马蹄凸缘式链接头、锯齿式链接头、插销式链接头、卡块式链接头（4）牵引链的固定a、刚性固定b、弹簧张紧c、液压张紧（常用）采用液压张紧的原因：牵引链两端刚性固定时（如下图），采煤机从工作面一端（X=0）开始工作之前，要先开动牵引部，把牵引链的松边拉紧到具有一定的初拉力P0。如果牵引链的总长度是L，采煤机的牵引阻力是P（包括滚筒的推进阻力、采煤机与运输机或底板的摩擦阻力和在倾斜工作面时机器重量的分力等），那么开始牵引时牵引链的弹性伸长量为PPLEF01这里，E和F分别表示牵引链的当量弹性模量和当量断面积。根据虎克定律，链段的弹性伸长量正比于所受的拉力和链段长度，而反比于当量弹性模量和当量断面积。当采煤机在工作面上移动距离x时，牵引链紧边和松边的拉力分别为P1和P2。这时牵引链的弹性伸长量为121PxLPxEFPPP21经整理即得)1()(0102LxPPPLxPPP因为牵引链两端刚性固定，牵引链的弹性伸长量应保持不变，且由此可见，随着采煤机的向前牵引，牵引链的松边和紧边拉力都存在不断递增的现象。紧边拉力P1从P0+P增大到P0+2P，几乎增大了一倍。采煤机到达工作面一端后，在反向牵引的过程中，也存在同样的情况。采煤机的有效牵引力只有P，却要按P0+2P选用圆环链和设计牵引部，显然是一个问题。为了找到解决问题的办法，先要弄清楚拉力递增现象的物理意义。对于同一根牵引链来说，紧边和松边的当量弹性模量和当量断面积是相同的。所以，链段单位长度的弹性变形量（即弹性应变）正比于所受的拉力，因而牵引链紧边的应变一定大于松边的应变。随着采煤机的向前牵引，应变较大的紧边逐渐向应变较小的松边转移。这些转移入松边的链段因受到的拉力减小而要缩短，以致引起整条松边的应变和拉力P2逐渐增大。为了保持要求的有效牵引力P，紧边拉力P1也就跟着增大。这就是牵引链拉力递增的原因。因此，只要在采煤机的工作过程中，让牵引链松边的固定点移动，就可以减缓甚至消除拉力递增的现象。采用弹簧张紧时，设其松边的初拉力为P0，弹簧刚度为C，则开始采煤时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为)2(1)(00PPCPPEFL)(12121PPCPEFxPEFxLPPP21因为当它离开工作面一端的位移为x时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为所以)(21)(210102LxCLEFPPPPLxCLEFPPP因为1+2EF/CL是大于1的数，所以可以减缓拉力递增。C=∞就是刚性固定的情况。弹簧刚度C越小，拉力递增量就越小。在弹簧材料的剪切弹性模数和簧丝直径一定的条件下，必须把弹簧做得又粗又大，才能达到较小的弹簧刚度。但是，由于受到空间条件的限制，弹簧刚度不可能很小，所以用弹簧器不可能完全消除拉力递增现象。而采用液压张紧器张紧牵引链，可完全消除拉力递增的现象。液压张紧器如图1-18所示。因此，可得牵引链拉力与采煤机位移的关系2、无链牵引机构（1）齿轮销轨型（图1-20所示）（2）销轮齿条型（图1-21所示）（3）强力链轮链轨型（图1-22所示）（4）复合齿轮齿条型（图1-23所示)（三）传动机构1．截割部传动机构采用机械传动2.牵引部传动装置（1）机械牵引（2）液压牵引（3）电牵引（四）基本参数1.生产率2.采高H3.截深B（0.5～1米）4．牵引速度υq5．截割速度υj6．牵引力7．装机功率qHBvQ60max§1-2单滚筒采煤机一、1MGD200型单滚筒采煤机（一）概述1．用途与适用条件与SGB-630/220型刮板输送机、DZ型单体液压支柱和金属铰接顶梁配套组成高档普采机组，用于开采采高1.3m～2.5m、煤质中硬以上的缓倾斜煤层。2.主要组成电动机、牵引部、固定减速器、摇臂、螺旋滚筒和底托架等。3.主要技术特征4.总传动系统（1）截割部传动系统电动机→齿轮联轴器→Z14/Z15→调高泵固定减速器（两级减速）花键离合器（Z13）→锥齿（Z1/Z2）→圆柱齿轮(Z3/Z4)）→摇臂减速器（两级减速（带有惰轮的Z5/Z6/Z7/Z7/Z8/Z9）→行星齿轮（Z10、Z11、Z12））；其中Z13为离合花键齿轮，它可控制滚筒转动或停止，Z3、Z4为换速齿轮，备有两对，可使滚筒获得两种转速。（2）牵引部传动系统→齿轮联轴器→Zˊ5/Zˊ4→辅助油泵Zˊ6/Zˊ7→主液压泵→主马达→圆柱齿轮(Zˊ8/Zˊ9)→行星齿轮（Zˊ10、Zˊ11、Zˊ12）→主链轮（二）截割部截割部由固定减速器、摇臂减速器、螺旋滚筒和液压调高装置等部分组成。1.固定减速器图1-282.摇臂减速器图1-293.滚筒与截齿（1）滚筒（图1-30）（2）截齿4.液压调高系统与液压元件（1）液压调高系统a．组成的基本回路换向回路、锁紧回路、安全保护回路、卸荷回路等。b．工作原理(2)主要液压元件a.调高泵固定缸体斜盘型柱塞泵b．其它液压元件（三）牵引部由减速器（液压+机械）和链牵引机构组成。1、液压系统与液压元件1）液压系统牵引部液压系统（图1-38所示），它由主油路系统、调速系统和保护系统组成。（1）主油路系统主油路系统由主油路、补油回路和热交换回路组成。A.主油路闭式系统，采用变量泵-定量马达的容积调速方式。B.补油回路和热交换回路闭式系统的散热条件差。为了进行冷却，防止温升过高，同时也为了弥补不可避免的泄漏，使主回路建立所需背压，必须设置补油和热交换回路。补油回路：油池→粗过滤器14→辅助油泵11→精过滤器9→单向阀2或3→主液压泵吸油侧。热交换回路：由整流阀4、低压溢流阀6和冷却器13组成。其工作原理:（冷却器下面的单向阀16可防止更换冷却器时向外漏油。）注意：1．为了保证补油和热交换的正常进行，补油单向阀应该靠近主油泵，而整流阀应该靠近马达。2．低压安全阀的整定压力应该比低压溢流阀的整定压力略高（至少高0.2～0.3Pa）。3．为了保证油质，以免主回路和控制回路被污染，补油应有可靠的过滤措施。（2）调速换向系统用于调节牵引速度和改变牵引方向，它由手把操作机构和主液压泵伺服变量机构组成.a.手把操作机构组成：旋钮26、螺旋副25b.工作原理：伺服变量机构组成：调速套24、伺服阀22、差动杠杆23、变量液压缸21（3）保护系统保护系统包括双重压力过载保护、低压失压保护、电动机功率过载保护和主液压泵自动回零等油路。a.双重压力过载保护油路组成：压力调速阀19、失压控制阀20、高压安全阀5工作原理：b.失压保护回路组成：失压控制阀20工作原理：c.电动机功率保护回路组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理：以上三种保护都是通过失压控制阀20起作用的，并且在保护发生时，都是依靠给定速度时变量液压缸中被压缩弹簧的释放而获得减速直至停牵引的效果。d.液压泵自动回零保护油路组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理：e.系统的充油和排气采煤机长时间不工作时，管路可能进入空气，更换液压油或管路后可能造成空气进入系统。系统中混入空气将会产生振动和噪声，从而影响液压元件的性能和可靠性。为了排除混入系统的空气，可以用手压泵14（图1-37）来充油排气。在充油过程中，必须松开主油路上的排气塞，直至充油压力达到0.2～0.3Mpa，才可将排气塞拧紧，结束充油过程。2）液压元件2.机械传动结构（四）辅助装置1.底托架2.喷雾冷却系统§1-3MLS3-170型双滚筒采煤机一、概述（一）适用条件与主要技术特征适用条件：采高1.5～3m、倾角0º～30º；顶板中等稳定、底板起伏不大且不太松软；煤质中硬。（煤层倾角大于10º时，应使用防滑装置；大于15º时，必须配置液压安全绞车。）主要技术特征：（二）组成与总传动系统组成：总传动系统：1.截割部传动系统两个截割部的传动相同。螺旋滚筒采用3级齿轮传动：电动机→Z1(离合齿轮)→Z2/Z3→Z4/Z5（换速齿轮）/Z6(三个惰轮)/Z7→行星轮系(Z7、Z8、Z9)→滚筒辅助液压系统液压泵：电动机→Z1/Z12/Z13→Z14/Z15/Z16→截割部辅助液压泵42、牵引部传动系统电动机→Z1→Z2/Z4→牵引部辅助液压泵3Z1/Z3→Z5→主液压泵1→主