采掘机械(采煤机)

采掘机械衡量采煤机械化水平指标：采煤机械化程度=机械化采煤量/回采总产量综合采煤机械化程度=综合机械化采煤量/回采总产量普采，高档普采，综采采掘机械1-单滚筒采煤机2-可弯曲刮板输送机3-单体支柱4-金属铰接顶梁5-转载机6-带式输送机7-设备列车8-乳化液泵站9-液压安全绞车10-液压移溜器1-采煤机2-刮板输送机3-液压支架4-端头支架5-端头支架6-转载机7-可伸缩胶带输送机8-配电箱9-乳化液泵站10-设备列车11-移动变电站12-喷雾泵站13-安全绞车14-集中控制台采煤设备运煤设备支护设备普采单滚筒采煤机或刨煤机可弯曲刮板输送机金属摩擦支柱+金属铰接顶梁高档普采单、双滚筒采煤机或刨煤机可弯曲刮板输送机单体液压支柱+金属铰接顶梁综采双滚筒采煤机可弯曲刮板输送机液压支架MG344-PWD型薄煤层采煤机煤层厚度分：(1)极薄煤层煤层厚度小于0.8m。最小采高在0.65～0.8m时，只能采用爬底板式采煤机(2)薄煤层煤层厚度0.8～1.3m。最小采高在0.75～0.90m时，可选用骑溜槽式采煤机(3)中厚煤层煤层厚度为1.3～3.5m。根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率或大功率的采煤机(4)厚煤层煤层厚度在3.5m以上。由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，厚煤层一次采全高(6m)综采工作面取得了较好的经济效益适应大采高的采煤机应具有调斜功能，以适应工作面地质及开采条件变化；采煤机和输送机应有大块煤破碎装置，以保证采煤机和输送机的正常工作煤层按倾角分近水平煤层(8°)，缓倾斜煤层(8°～25°)、中斜煤层(25°～45°)和急斜煤层(45°)装机总功率1965kW，最大牵引力1000kN，最大牵引速度37m/min2002年920kW、4.9mMG400/920-GWD出厂2003年神华乌兰木伦使用1200kW、4.5mMGTY500/1200-4.5/3.3采煤机鉴定5.2mMG750/1815-GWD采煤机样机在研，05年出厂2003年度综采记录神东公司补连塔矿刷新的综采工作面年产世界纪录——年产量924.1万t神东公司补连塔矿综采队2003年10月创造的世界月产最高纪录——最高月产量102.85万t/个/月神东公司大柳塔矿活鸡兔井2003年10月28日，综采工作面创下日生产最高记录44986t/日，距世界纪录(46317t)仅一步之遥国产大功率采煤机主参数一两年内将达到或接近目前世界先进水平目前国外大功率采煤机合同大修周期4～6Mt、设计寿命20～40Mt，国内外采煤机的最大差距在于可靠性和使用寿命，比世界先进水平落后约10年轴承、齿轮目前按10000h设计，轴承设计寿命已远大于国外同类产品，但齿轮技术多年来停滞不前，差距拉大按行走驱动装置的调速传动方式分机械调速行走部、液压调速行走部和电气调速行走部——机械牵引、液压牵引、电牵引组成：电动机、牵引部(行走部)、截割部和附属装置等电动机—动力牵引部—行走机构截割部—固定减速箱、摇臂、滚筒附属装置—底拖架、挡煤板、电气箱、供水灭尘装置、电缆拖移装置第一节截割部工作机构(截齿、滚筒)及传动装置(固定减速箱、摇臂齿轮箱等)是采煤机直接落煤、装煤的部分截割部消耗功率占整个采煤机功率的80%～90%一、截齿第一节截割部采煤机直接落煤的刀具，截齿的几何形状和质量直接影响采煤机的工况和能耗、生产和吨煤成本材料：齿身30～35CrMnSi，30～35SiMnV或40Cr调质；截齿头镶嵌碳化钨硬质合金类型：扁截齿和镐形截齿1、扁截齿(径向截齿)刀形截齿，适合各种煤质2、镐形截齿(切向截齿)分圆锥形截齿和带刃扁截齿落煤时主要靠齿尖的尖劈作用锲入煤体而将煤碎落，适应脆性及裂隙多煤层第一节截割部二、螺旋滚筒1、结构螺旋叶片1、端盘2、齿座3、喷嘴4及筒壳5等组成2、参数结构参数：滚筒直径、宽度、螺旋叶片旋向和头数工作参数：滚筒转速、转向1)螺旋滚筒三个直径滚筒直径D、螺旋叶片外缘直径Dy及筒毂直径DgDg越小，螺旋叶片运煤空间越大，有利于装煤第一节截割部第一节截割部滚筒直径尺寸系列：0.6～2.6m2)滚筒宽度B采煤机理论截深，通常0.6～1m(1.2m)3)螺旋叶片旋向左旋和右旋左转左旋，右转右旋3、滚筒旋转方向单滚筒采煤机，左工作面的滚筒顺时针向旋转，用右螺旋叶片；右工作面的滚筒逆时针向旋转，用左螺旋叶片双滚筒采煤机两个滚筒旋转方向相反，以使两个滚筒的总截割阻力相互抵消布置方式：反向对滚和正向对滚第一节截割部4、滚筒转速切下煤屑厚度呈月牙形0～hmax(cm)100maxmnvhqm一定，煤屑厚度与牵引速度成正比，与滚筒转速成反比5、截齿排列合理排列降低截煤能耗,提高块煤率,滚筒受力平稳,振动小截齿排列取决于煤的性质和滚筒直径等第一节截割部截齿配置图水平线为不同截齿的空间轨迹展开线——截线；相邻截线间的间距——截距第一节截割部三、传动装置1、传动方式1)电机—固定减速箱—摇臂—滚筒特点：传动简单，摇臂从固定减速箱端部伸出，支承可靠，强度和刚度好，卧底量较小2)电机—固定减速箱—行星齿轮传动—滚筒特点：滚筒内装行星传动，传动系统简化，筒毂增大，适于中厚煤层采煤机3)电机—减速箱—滚筒特点：齿轮数大大减少，机壳的强度、刚度增大，调高范围大，采煤机机身缩短，有利于开缺口第一节截割部4)电机—摇臂—行星齿轮传动—滚筒特点：电动机轴与滚筒轴平行，传动简单，调高范围大，机身长度小2、截割部传动特点1)3～5级齿轮减速2)传动装置高速级有一级圆锥齿轮传动3)截割部传动系统设置离合器4)2种或3种滚筒速度，利用变换齿轮变速5)加长摇臂，摇臂内装惰轮，扩大调高范围6)专门安全保险销第一节截割部EickhoffSL500摇臂弯扭试验MG750/1815-GWD采煤机摇臂性能试验MG750/1815-GWD采煤机摇臂性能试验3、截割部传动润滑常用方法：飞溅润滑润滑油：N220和N320硫磷型极压齿轮油第一节截割部牵引部组成：牵引机构及传动装置牵引机构类型：有链牵引和无链牵引传动装置类型：机械传动、液压传动和电传动——机械牵引，液压牵引和电牵引一、链牵引机构第二节牵引部(行走部)功用：移动采煤机使工作机构连续落煤或调动机器牵引链3与牵引部传动装置的主动链轮1相啮合并绕过导向链轮2后与紧链装置4连接(两紧链装置分别固定在工作面刮板输送机机头和机尾)紧链装置作用：使牵引链有一定初拉力，吐链顺利第二节牵引部二、无链牵引机构取消牵引链，以采煤机牵引部驱动轮与铺设在输送机槽帮上的齿轨啮合，使采煤机沿工作面移动1、结构类型1)齿轮—销轨型采煤机牵引部的驱动齿轮经中间齿轨轮与铺设在输送机上的圆柱销排式齿轨相啮合使采煤机移动第二节牵引部2)滚轮—齿轨型装在底托架内的两个牵引传动箱分别驱动两个滚轮(销轮)，滚轮与固定在输送机上的齿条式齿轨相啮合使采煤机移动3)链轮—链轨型牵引部传动装置的驱动链轮与铺设在输送机采空侧挡板内的圆环链相啮合移动采煤机第二节牵引部特点：1)移动平稳，振动小，减少故障率，延长使用寿命2)可采用多牵引，使牵引力提高适应大倾角煤层3)可实现工作面多台采煤机同时工作，提高产量4)消除断链事故，增大安全性5)对输送机弯曲和起伏不平要求高，输送机弯曲段较长(约15m)，对煤层地质条件变化适应性差6)机道宽度增加约100mm，加大支架控顶距离第二节牵引部三、牵引部传动装置牵引部传动装置功用：将采煤机电动机的动力传到主动链轮或驱动轮并实现调速分类(按传动形式)：机械牵引、液压牵引和电牵引机械牵引：全部采用机械传动装置的牵引部。工作可靠，只能有级调速，结构复杂液压牵引：利用液压传动来驱动的牵引部。液压传动牵引部可以实现无级调速，变换、换向和停机等操作比较方便，保护系统比较完善，能随负载变化自动调节牵引速度第二节牵引部电牵引：直接对电动机调速获得不同牵引速度优点：省去复杂的液压系统和齿轮变速装置，牵引部传动大大简化——故障少，维护工作简单，传动效率高，机身长度缩短；电子控制系统对外载变化的反应灵敏，能自动调速——采煤机发展方向第二节牵引部调斜：一、调高和调斜装置第三节采煤机附属装置调高类型：摇臂调高和机身调高调高千斤顶实现第三节采煤机附属装置二、喷雾降尘装置内喷雾：喷嘴装在滚筒叶片上，将水从滚筒内向截齿喷射外喷雾：喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射三、挡煤板第三节采煤机附属装置四、防滑装置骑溜工作采煤机，当煤层倾角大于10°时，有下滑危险，特别是链牵引采煤机上行工作时，一旦断链，就会造成机器下滑重大事故煤矿安全规程规定：当煤层倾角大于15°时，采煤机应设防滑装置防滑装置有防滑杆、制动器、液压安全绞车第三节采煤机附属装置五、电缆拖移装置第三节采煤机附属装置自动调高技术煤层厚度监测器监测剩留煤皮厚度并与设定厚度相比较，剩留煤皮厚度大于设定厚度，比较电路给出信号驱动电磁阀使油液进入液压缸活塞腔，活塞杆推动采煤机摇臂，滚筒升高，剩留煤皮厚度变薄，达到与设定厚度相同。剩留煤皮厚度小于设定厚度，比较电路给出信号驱动电磁阀使油液进入液压缸活塞杆腔，滚筒降低，剩留煤皮厚度变厚，达到与设定厚度相同控制系统不断对截割滚筒高度自动调节，使剩留煤层厚度达到设定厚度自动调高技术1)基于位置传感器和计算机的记忆截割技术晋城引进SL500采煤机装有采煤机位置、同步位置、机身纵向和横向倾斜、弧型挡煤板位置等传感器采煤机自动调高有两种模式：固定截割高度截割(司机控制前滚筒，计算机控制后滚筒，使整个截割高度保持恒定。存储的记忆截割数据以图形方式显示出来)记忆截割(司机割第一刀，计算机记下工作参数，以后每刀的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动控制，直到司机进行手动操作改变为止。司机能调整摇臂的位置而不受记忆数据限制，这是一种可以人工干预的自动化，允许误差为±50mm）2)基于振动测试和频谱分析的煤岩识别技术煤和岩石截割阻抗不同，引起的振动不同通过测量滚筒截齿的机械振动来辨识煤岩分界，做过工业性试验3)基于γ射线原理的煤岩识别技术主动型——机载信号源发出γ射线，到煤岩界面反射，接收器收到信号，自动调高被动型——接收器接受煤岩发出不同强度的γ射线信号，自动调高γ射线自动调高国内外至今仍在研究之中，尚未进入实用阶段4)采煤机自动调高技术发展基于位置传感器和计算机的记忆截割技术比较容易实现，80年代中国矿业大学在地面做过实验基于振动测试和频谱分析的煤岩识别技术，80年代中国矿业大学通过测量调高油缸的液压振动来辨识煤岩分界，做过实验室试验，未经工业性试验基于γ射线原理的煤岩识别技术，国内外均未进入实用阶段。自动调高技术的突破口应当选在记忆截割，MG750/1815-GWD将实现记忆截割EickhoffSL记忆截割系统pulsegeneratorinsideofthehaulagemotorsforrelativeshearerloaderpositionproximityswitchincombinationwithamagnetinthespillplatesforshearerloaderpositionsynchronisationinclinometersforshearerloaderinclinationhydrauliccylinderswithintegratedsensorfordrumpositionLocationofsensorsformemorycutMG750/1815记忆截割系统将采煤机设为学习运行状态，人工操作控制下割煤一刀——计算机将左右摇臂工作摆角(对应割煤高度)与对应的采煤机在工作面行程位置记录下来只要采煤机进入有效位置区间，根据司机的要求进行记忆割煤。在记忆割煤中司机可以随时修正截割高度，计算机将新的数据作为下次自动调高的依据由于采煤机调高系统为大滞后环节，根据存储的历史数据和采煤机当前的运动参数，对摇臂调高采用运动预测控制算法实现自动调高(设计精度±100mm)采煤机牵引速度采煤机行程位置检测摇臂摆角截割高度检测基于历史数据的运动预测调高算法模块采煤机行程和摇臂摆角