滚筒采煤机毕业设计

中国矿业大学2011届毕业设计前言按煤层赋存的条件，对煤炭的开采可以分为露天开采和地下开采。采煤方法不同，所使用的采煤机械也不同。在地下开采中，我国所采用的采煤方法基本上以走向长壁式方法为主。在走向长壁式采煤方法中，有可以分为前进式、后退式、全部垮落式和填充式等。目前国内外采用这些采煤方法的国家所用采煤机械，绝大多数是滚筒式采煤机、刨煤机和掘进机，只有少数先进的煤矿采用薄煤层采煤机等设备。煤炭是我国的主要能源，煤炭工业为国民经济发展做出了重大贡献。但是煤炭工业面临着许多困难和问题，主要包括产业结构不合理，生产投入不足，劳动条件差等方面的问题。它在一定程度上解决了这些方面的问题，采煤机械化是最终发展的必然。所以如何提高采煤效率以满足我国现代化建设中迅猛发展的经济对能源的需要就成了十分迫切的要求。1绪论1.1采煤机的发展概况机械化采煤开始于二十世纪40年代，是随着采煤机械的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，德国生产了刨煤机，使工作面落煤、装煤实现了机械化。但当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以限制了采煤机生产率的提高。50年代初期，英国、德国相继生产出滚筒式采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化技术的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机的适用范围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一代采煤机。60年代是世界综采技术的发展时期，第二代采煤机——单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整问题，扩大了采煤机的适用范围，特别是1964年第三代采煤机——双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口的问题，再加上液压支架和可弯曲输送机的不断完善等等，把综采技术推向了一个新水平，并且在生产中显示了综采机械化采煤的优越性——高产、高效、安全和经济。进入70年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机——电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。80年代，德国、美国、英国都开发成功各种交、直流电牵引采煤机，同时把计算机控制系统用在采煤机上。并且开始重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。至此，缓倾斜中厚煤层的综采机械化问题已经基本得到解决，专家开始对实现厚煤层、薄煤层、急倾斜及其它难采煤层开采的综采机械的研发，以适用不同的开采条件。中国矿业大学2011届毕业设计1.2国际上电牵引采煤机的技术发展状况80年代以来,世界各主要产煤国家,为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集约化生产的需要,积极采用新技术,不断加速更新滚筒采煤机的技术性能和结构,相继研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤机。其中,最具代表的是英国安德森的Eiectra系列,德国艾柯夫的SL系列,美国乔依的LS系列和日本三井三池的MCLE2DR系列电牵引采煤机。这些采煤机,体现了当今世界电牵引采煤机的最新发展方向。德国艾柯夫公司,整机结构特点为机身3段式,两边传动部分为铸造箱体结构,中间电气部分为焊接框架结构,摇臂为分体联结,左右对称通用,可满足不同的配套要求;牵引部电气传动系统采用两直流电机他激并列,电枢采用微机控制,励磁采用串联,既能满足四象限运行,又能满足双牵引,趋于负载均衡,目前正全力发展交流电牵引。美国乔依公司从3LS～7LS,机身为3段焊接结构形式,摇臂为分体联结、左右通用,牵引部电气传动系统为2电机串激串联,目前已开始投入使用7LS交流电牵引采煤机。日本三井三池公司RD101101和RD102102均为交流电牵引采煤机,其结构形式为以前的截割电机布置在机身的传统结构形式,机械传动和联结相当复杂。总结这些国家电牵引采煤机的技术发展有如下几个特点:(1)装机功率和截割电动机功率有较大幅度增加为了适应高产高效综采工作面快速割煤的需要,不论是厚、中厚和薄煤层采煤机,均在不断加大装机功率(包括截割功率和牵引功率)。装机功率大都在1000kW左右,单个截割电机功率都在375kW以上,最高达600kW。直流电牵引功率最大达2×56kW,交流电牵引功率最大达2×60kW。(2)电牵引采煤机已取代液压牵引采煤机而成为主导机型世界各主要采煤机厂商20世纪80年代都已把重点转向开发电牵引采煤机,如德国艾柯夫公司是最早开发电牵引采煤机的,80年代中后期基本停止生产液压牵引采煤机,研制出EDW系列电牵引采煤机,90年代又研制成功交流直流两用SL300,SL400,SL500型采煤机。美国乔依公司70年代中期开始开发多电机驱动的直流电牵引采煤机,80年代先后推出3LS,4LS和6LS3个新机型,其电控系统多次改进,更趋完善。英国安德森公司80年代中期先后开发了ELECTRA1000和ELECTRA薄煤层电牵引采煤机。日本三井三池公司80年代中期着手开发高起点交流电牵引采煤机,最具代表的是MCLE2DR101101,MDLE2DR102102采煤机,为国际首创。法国萨吉姆公司在90年代也已研制成功Panda2E型交流电牵引采煤机。交流电牵引近几年发展很快,由于技术先进,可靠性高、简单,有取代直流电牵引的趋势。自日本80年代中期研制成功第1台交流电牵引采煤机,至今除美国外,其它国家如德国、英国、法国等都先后研制成功交流电牵引采煤机,是今后电牵引采煤机发展的新目标。(3)牵引速度和牵引力不断增大液压牵引采煤机的最大牵引速度为8m/min左右,而实际可用割煤速度为4～5m/min,不适应快速割煤需要。电牵引采煤机牵引功率成倍增加,最大牵引速度达15～20m/min,美国18m/min的牵引速度很普遍,美国乔依公司的1台经改进的4LS采煤机的牵引速度高达2815m/min。由于采煤机需要快速牵引割煤,滚筒截深的加大和转速的降低,又导致滚筒进给量和推进力的加大,故要求采煤机增大牵引力,目前已普遍加大到450～600kN,现正研制最大牵引力为1000kN的采煤机。(4)多电机驱动横向布置的总体结构日益发展：70年代中期仅有美国的LS系列采煤机、西德EDW215022L22W型采煤机采用多电机驱动,机械传动系统彼此独立,部件之间中国矿业大学2011届毕业设计无机械传动,取消了锥齿轮传动副和复杂通轴,机械结构简单,装拆方便。目前,这类采煤机既有电牵引,也有液压牵引,既有中厚煤层用大功率,也有薄煤层的,有取代传统的截割电动机纵向布置的趋势。(5)滚筒的截深不断增大牵引速度的加快,支架随机支护也相应跟上,使机道空顶时间缩短,为加大采煤机截深创造了条件。10年前滚筒采煤机截深大都是630～700mm,现已采用800mm,1000mm,1200mm截深,美国正在考虑采用1500mm截深的可能性。(6)普遍提高供电电压：由于装机功率大幅度提高,为了保证供电质量和电机性能,新研制的大功率电牵引采煤机几乎都提高供电电压,主要有2300V,3300V,4160V和5000V。美国现有长壁工作面中,45%以上的电牵引采煤机供电电压为≥2300V。(7)有完善的监控系统：包括采用微处理机控制的工况监测、数据采集、故障显示的自动控制系统;就地控制、无线电随机控制,并已能控制液压支架、输送机动作和滚筒自动调高。(8)高可靠性：据了解美国使用的ELECTRA1000型采煤机的时间利用率可达95%～98%,采煤量350万t以上,最高达1000万1.3国内电牵引采煤机的发展状况1.3.120世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机，另一方面改进普采配套的DY100型、DY150型单滚筒采煤机；70年代中后期，制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。20世纪70年代我国采煤机的发展有以下特点：1．装机功率小例如，MLS3-170型双滚筒采煤机，装机功率170KW；KD-150型双滚筒采煤机，装机功率150KW；DY-100和DY-150型单滚筒采煤机，装机功率100KW和150KW。2．有链牵引，输出牵引力小此时期的采煤机牵引方式都是圆环链轮与牵引链轮啮合传动，传递牵引力小，牵引力在200KN以下。3．牵引速度低由于受液压元部件可靠性的限制，设计的牵引力功率较小，牵引速度一般不超过6m/min。4．自开切口差由于双滚筒采煤机摇臂短,又都是有链牵引,很难割透两端头,且容易留下三角煤,故需要人工清理,单滚筒采煤机更是如此.5．工作可靠性较差我国基础工业比较薄弱,元部件质量较差,反映在采煤机的寿命普遍较低,特别是液压元部件的损坏比较严重。中国矿业大学2011届毕业设计1.3.220世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期20世纪70年代后期，我国总共引进143套综采成套设备。世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入中国市场，其技术也展示在中国人的面前，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过20世纪70年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我国采煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。解决难采煤层的问题是20世纪80年代重大课题之一：具体的课题是薄煤层综合机械化成套设备的研制：大倾角综采成套设备的研制：“三硬”、“三软”4．5m一次采全高综采设备的研制：解决短工作面的开采问题，短煤臂采煤机的研制。据初步统计，20世纪80年代自行开发和研制的采煤机品种有50余种，是我国采煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。20世纪80年代采煤机的发展有如下特点：1．重视采煤机系列的开发，扩大使用范围20世纪70年代开发的采煤机，一种类型只有一个品种，十分单一，覆盖面小，很难满足不同煤层开采需要。20世纪80年代起重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。2．元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高总结20世纪70年代采煤机开发中的经验教训，元部件的可靠性直接决定采煤机开发的成功率，所以功关内容为：主电机的攻关，以解决烧机的现象；齿轮攻关，从选择材质上，热处理工艺上着手，学习国内外先进技术成功经验，以德国齿轮为目标进行攻关，达到预期目的，解决了低速重载齿轮早失效的问题：液压系统和液压元部件的攻关，主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作的可靠性，在20世纪80年代中期，把斜轴泵、斜轴马达、阀组和调速机构等都列入重点攻关内容。3．无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全在引进大功率采煤机的同时，无链牵引技术传入中国，德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数，而且技术成熟。为此，我国研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢。仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。无链牵引使采煤机工作平稳，使用安全，承受的牵引力大，因此，得到用户的广泛欢迎，大功率采煤机都采用无链牵引系统。1.3.320世纪90年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代进入20世纪90年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，此采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是：（1）大功率高参数的液压牵引采煤机：最具代表性的机型是MG2X400－W型采煤机。（2）高性能电牵引采煤机：电牵引采煤机的研制从20世纪80年代开始起步，20世纪90年代全面发展，电牵引的发展存在直流和交流两种技术途径。进入20世纪90年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成功MG20