第二章采煤机械

西安科技大学机械工程学院第二章采煤机械采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备，其功能是落煤和装煤。采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类。目前应用最广的是滚筒采煤机。全面了解采煤机的总体结构和基本参数，是正确设计和选用采煤机的基础，因为采煤机的适用条件和可能达到的技术性能，基本上是由总体结构和基本参数决定的。西安科技大学机械工程学院第一节采煤机总体结构一、采煤机械化及设备目前世界各国广泛采用长壁采煤法。运输设备：长壁采煤工作面用可弯曲刮板输送机。采落设备：机械化工作面用采煤机。支护设备：1.普采：单体支柱2.综采：液压支架综采可以提高工效，改善劳动条件和作业安全，有利于实现矿井集中化生产，简化生产系统，提高综合经济效益，但综采工作面的初期投资较大。西安科技大学机械工程学院按机械化程度不同，机械化采煤工作面可分为普通采煤工作面和综合机械化采煤工作面，简称普采工作面和综采工作面。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院普采工作面的采煤工艺①采煤机的滚筒进入下缺口，然后由下向上采煤；②随采煤机之后，清理顶煤、挂顶梁；③在采煤机后面清出新机道，并在距采煤机10～15米处开始推移刮板输送机；④当输送机移到新机道上以后，在悬挂的顶梁下面支撑金属支柱或单体液压支柱。西安科技大学机械工程学院•综采工作面的采煤工艺•①采煤机自工作面一端开始向另一端采煤；•②随着采煤机向前牵引，紧接着移动液压支架，以便支护顶板；•③在采煤机后面一定距离处，推移工作面刮板输送机。西安科技大学机械工程学院采煤机的工作及进刀方式：工作方式：往返一次割两刀、往返一次割一刀。综采面双滚筒采煤机的进刀方式：1、直接推入法进刀、工作面端部斜切进刀、综采面中部斜切进刀、滚筒钻入法进刀。即自开切口的方法，有斜切进刀法和钻入法两大类。斜切进刀法又可分为工作面端头斜切进刀和工作面中部斜切进刀两种方式。目前在工作面两端或中部采用斜切法进刀。下图为：半工作面斜切进刀。西安科技大学机械工程学院二、滚筒采煤机的组成它主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院工作机构的调高机构和弧形挡煤板及其翻转机构。采煤机的截割部是由采煤机的工作机构和驱动工作机构的减速器所组成的部件。截割部还包括是采煤机直接落煤和装煤的部分，其消耗的功率占整个采煤机的80%～90%。落煤部分包括工作机构和传动装置，工作机构的是指滚筒和安装在滚筒上的截齿。第二节采煤机截割部西安科技大学机械工程学院一、螺旋滚筒滚筒是采煤机落煤和装煤的机构，对采煤机的工作起决定作用。由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳等部分组成。螺旋滚筒的设计要求：1，2，3，4，5，6。螺旋滚筒最佳性能指标是比能耗小、生产率高、块煤率高、煤尘生成量小、装煤效率高、运转平稳、使用寿命长。螺旋滚筒最主要的优点是简单可靠；主要的缺点是煤过于破碎（50mm块煤约占10%）。西安科技大学机械工程学院螺旋滚筒的结构：由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳等部分组成。结构要素：1.齿座的固定2.螺旋叶片的作用3.端盘截齿的排列特点4.内喷雾的作用西安科技大学机械工程学院截齿截齿是用来截割煤体的刀具，其几何形状和质量直接影响采煤机的工况、能耗、生产率和吨煤成本。分类：扁形截齿、锥形截齿。扁形截齿是湍滚筒的径向安装的，故又称径向截齿。这种截齿适用于截割各种硬度的煤，包括坚硬煤和粘性煤。锥形截齿安装方向接近于滚筒的切线，称为切向截齿。一般在脆性煤和节理发达的煤层中具有较好的截割性能，结构简单、容易制造，从原理上讲，具有自磨锐作用。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院近年来出现的螺旋滚筒的基本特点：强力滚筒的特点：1.滚筒强力化，以适应截割坚硬的煤和夹矸。2.滚筒配备完善的除尘装置，提高降尘效率。3.广泛采用棋盘式截齿布置方式，截割比能耗低，块煤率高，煤尘小，轴向力小。4.滚筒呈锥状扩散型，装煤时煤流畅通，减少了二次破碎，降低的粉煤率。强力滚筒采用了许多强化措施，使滚筒的强度和耐磨性提高，从而提高了滚筒寿命，保证了滚筒具有长期稳定的良好性能。西安科技大学机械工程学院螺旋滚筒的结构参数：1.滚筒的三个直径:(滚筒直径D、螺旋叶片的外缘直径、向毂直径)*滚筒直径是指截齿齿尖处的直径，目前已经系列化，滚筒直径应根据煤层厚度来选择。*螺旋叶片外缘直径与最大截距及截刃宽度影响。*筒毂直径愈大，则滚筒内容纳碎煤的空间愈小，碎煤在滚筒内矢志不渝和被重复破碎的可能性愈大。2.滚筒宽度滚筒宽度是滚筒两端最外边缘截齿齿尖的轴向距离。一般滚筒的截深小于滚筒的结构宽度，可有效地自用夸张效应，但截深太小，则对生产率有影响，目前也已系列化，且有扩大趋势。西安科技大学机械工程学院3.螺旋叶片参数螺旋叶片参数包括螺旋升角、螺距、叶片头数及叶片在筒毂上的包角，它们对落煤特别是装煤能力有很大影响。叶片旋向、升角4.端盘端盘置于滚筒靠煤壁侧，其外围截齿配置顺序焊装齿座，也可在其端面焊装齿座，现在螺旋滚筒多采用锥形端盘。西安科技大学机械工程学院螺旋滚筒的截齿配置：截齿在螺旋滚筒上的配置直接影响滚筒的截割性能，合理配置截齿可使块煤率提高、粉尘减少、比能耗降低、滚筒受力平稳，机器运行稳定。西安科技大学机械工程学院截齿配置：西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院螺旋滚筒的转速和转向：1.滚筒转向：为了向输送机运煤，滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向一致，即“左转左旋，右转右旋”。采煤机在往返采煤的过程中，滚筒的转向不能改变，从而有两种情况：截齿截割方向与碎煤下落方向相同时，称为顺转。截齿截割方向与碎煤下落方向相反时，称为逆转。对双滚筒采煤机，为使两个滚筒截割阻力能相互抵消，以增加机器的稳定性，必须使两个滚筒的转向相反。从而，滚筒的转向可分两种方式：反向对滚和正向对滚。西安科技大学机械工程学院滚筒转速：西安科技大学机械工程学院二.截割部的传动装置截割部传动装置的作用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。由于截割消耗功率很大，要求截割部传动装置具有高的强度、刚度和可靠性、良好的润滑密封、散热条件和高的传动效率。截割部电动机是采煤机配套专用并成为其组成部件的型异步电机。同时驱动截割部和行走部等主要功能的电机称为主电机，主电机一般为两端出轴结构形式（第三代采煤机上），仅驱动截割滚筒的电机称为截割电机。截割部减速器一般分为固定减速器和摇臂减速器。当截割电机横向布置时，电机与摇臂减速器直接相连，没有固定减速器。当截割电机纵向布置时，则两个减速器都有，固定减速器内有一对圆锥齿轮，以实现两轴的相交传动。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院三、截割部的润滑采煤机截割部因传递的功率大而发热严重，工作温度可达100度，因此，润滑十分重要。减速器中最常用的润滑方式是飞溅润滑，随着其传递功率的加大，采用强迫润滑的也日渐增多，即用专门的润滑油泵将润滑油供应至各个润滑点上。飞溅润滑时，为了获得较好的润滑效果，设计时应考虑工作时，采煤机经常处于倾斜状态，润滑油会积聚在低处，高处传动零件润滑不好，因此，要避免油池太长或人为地将油池分为几个独立油池，以保证自然润滑。在采煤机操作中，一般规定：滚筒截割顶煤或挖底时，工作一段时间后，应停止牵引，将摇臂下降或放平，使其内全部齿轮都得到润滑后再工作。西安科技大学机械工程学院牵引部包括牵引机构及传动装置两部分，牵引机构是直接移动机器的装置，有链牵引和无链牵引两种。传动装置用来驱动牵引机构并实现牵引速度的调节，传动装置也分为机械牵引、液压牵引和电牵引三类。第三节采煤机的行走部行走部是采煤机的重要组成部分，它不但担负着采江机工作时的移动和非工作时的调动，而且其牵引速度的大小对整机的生产率和工作性能和生很大的影响。行走部包括行走机构（又称牵引机构）和行走驱动装置两部分。行走机械是直接移动采煤机的装置，它分为钢丝绳牵引、链牵引及无链牵引三种。行走驱动装置用来驱动行走机构，并实现牵引速度的调节。按调整传动方式有机械传动、液压传动和电传动。分别称为机械牵引，液压牵引和电牵引。行走装置位于采煤机上的称为内牵引，位于工作面两端的称为外牵引。西安科技大学机械工程学院一、对行走部的基本要求：为了满足高产高效的要求，对采煤机行走部的性能有如下要求：1.牵引力大2.传动比大3.能实现无级调速4.不受滚筒转向的影响5.能实现正、反向牵引和停止牵引6.有完善可靠的安全保护7.操作方便西安科技大学机械工程学院1.链牵引机构链牵引机构包括牵引链、链轮、链接头和紧链装置。二、采煤机的牵引机构采煤机的牵引机构有钢丝绳牵引、链牵引、无链牵引三种型式。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院1）牵引链主要采用高强度矿用圆环链。西安科技大学机械工程学院2）链轮采煤机的瞬时速度：西安科技大学机械工程学院3）紧链装置牵引链通过紧张装置固定在输送机两端，紧链装置产生的初拉力可使牵引链拉紧，并可缓和因紧边转移到松边时弹性收缩而增大紧边的张力。目前，采为的牵引链紧链装置主要有弹簧里紧链装置和液压紧链装置两种。弹簧紧链装置西安科技大学机械工程学院液压紧链装置：西安科技大学机械工程学院2.无链牵引机构西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院采煤机的牵引传动装置：采煤机行走部传动装置的功用是将电动机的能量传到主动链轮或驱动轮，并满足对行走部提出的各项要求，按调整传动方式有机械传动、液压传动和电传动，分别称为机械牵引、液压牵引和电牵引。（一）机械牵引具有纯属机械传动装置的行走部简称机械牵引，其特点是工作可靠，但只能有级调速，且传动结构复杂，目前已很少采用。西安科技大学机械工程学院（二）液压牵引液压传动的行走部具有无级调速特性，且换向、停止、过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，保护系统比较完善，因而获得广泛应用。其缺点是效率低，油液容易污染，致使零部件容易损坏，使用寿命较低。西安科技大学机械工程学院（三）电牵引液压牵引的采煤机制造精度高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高。效率和可靠性较低。电牵引采煤机是对专门驱动牵引部的电动机调速，从而调节采煤机的牵引速度。代表了采煤机的发展方向，近年来高产高效的世界纪录都是电牵引采煤机创造的。西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院牵引部传动装置的类型1）机械牵引2）液压牵引3）电牵引牵引机构的类型1）链牵引机构2)无链牵引机构西安科技大学机械工程学院第四节采煤机辅助装置采煤机的辅助装置包括调高和调斜装置、底托架、降尘装置、拖缆装置、破碎装置、弧形挡煤板、张紧装置、防滑装置和辅助液压装置等。根据滚筒采煤机的不同使用条件和要求，各辅助装置可以有所取舍。一、调高和调斜西安科技大学机械工程学院西安科技大学机械工程学院二、破碎装置破碎装置用来破碎将要进入机身下的大块煤，安装在迎着煤流的机身端，由破碎滚筒及其传动装置组成。有由截割部减速箱带动或专用电动机传动两种驱动方式。西安科技大学机械工程学院2.喷雾降尘装置作用：冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤层、防止截割火花。种类：内喷雾，外喷雾3.防滑装置4.电缆拖移装置西安科技大学机械工程学院第二节MG300-W型采煤机(一)MG系列采煤机的系列组成与特点MG系列采煤机是我国自行设计制造的，目前已形成了以电动机功率为标志的300KW、200KW、150KW三种