薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计毕业设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）毕业设计论文薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计前言我国薄煤层资源分布广泛，1.3m以下煤层可采储量约占全部可采储量的20%。在一些省、区薄煤层储量比重很大，如四川省占60%，山东省54% ,黑龙江省占51%，贵州省占37%。特别是在南方地区，有些省份薄煤层净占50%以上，而目薄煤层分布广，煤质好。但由于其开采煤层厚度薄，与中厚和厚煤层相比，薄煤层机械化开采存在着工作条件差，设备移动困难，煤层厚度变化、断层等地质构造，对薄煤层设备生产性能影响大，以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题，造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。另外，对一些薄、厚煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正接替，而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。随着大批煤矿中厚:煤层的资源开采比较多，使得资源越来越少，所以薄煤层的开采己列入日程。因此，研制适合我国实际国情的薄煤层采煤机，以适应不同的煤层结构，提高薄煤层采煤的工作效率是当务之急。我国薄煤层采煤机的研究始于60年代。60年代初，在顿巴斯一1型采煤机基础上，我国开始自行研制生产采煤机。这类薄煤层滚筒采煤机主要有mlq系列采煤机，如1964年生产的mlq一64型，1980年生产的mlq一80型浅截石单滚筒采煤机，另外还有mlq3一100型采煤机。 70年代至80年代初期，我国自行研制开发了中小功率薄煤层滚筒采煤机。比较典型的有山东煤研所和淄博矿务局研制的zb一100型单滚筒骑输送机采煤机。zb一100型采煤机装机功率100kw ,链牵引，牵引传动方式为液压调速加齿轮减速。牵引力90kn，牵引速度02.4m/min，采高0.751.3m，煤质硬度为中硬以下的缓倾斜薄煤层。80年代，我们在引进了德国、英国等采煤机生产技术的基础上，自主开发和制造适应我国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在90年代中期初步完成了主导机型，由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型工作。1980年，黑龙江煤矿械研究所和鸡西煤矿机械厂共同开发出bm系列骑输送机滚筒采煤机，其中bm一100型双滚筒采煤机，性能良好，能自开缺日、强度高、工作可靠，在我国薄煤层采煤中广泛应用。但是用双滚筒采薄煤层，结构较复杂，机身又长，所以使用不便，于是又生产出更加简化的bm d- 100型单滚筒薄煤层采煤机。bm系列采煤机在我国多个局、矿均有推广使用，其牵引力达120kn，牵引速度为06m/min可适用于采高0.751.3m,煤质硬度为中硬以下缓倾斜薄煤层中使用，平均年产量为16万t左右。上世纪8090年代期间，为了满足开采较硬薄煤层的需要和提高薄煤层滚筒采煤机的可靠性，研制了新一代的薄煤层滚筒采煤机。主要有黑龙江煤研所、鸡西煤机厂研制的mg150b型采煤机，煤科总院上海分院与大同矿务局联合研制的smg200-b型采煤机，中波合作研制的mg344- pwd型强力爬底板采煤机，以及上海分院与西安煤机厂合作研制的m6375- aw型采煤机。mg150b型采煤机为bm一100型采煤机的改进，用以克服bm系列采煤机截割较硬煤层时功率不足、牵引力小的问题，将功率提高到150kw，牵引力提高到160kn。适用于0.81. 5m，煤质中硬以下的缓倾斜薄煤层工作面，平均月产量为22.5万t左右。sm g200- b型采煤机装机功率为200kw，采用液压驱动、无级调速，链牵引，最大牵引力180kn，适用采高为1.01.8m，是国内同类型薄煤层采煤机中功率较大的一种，平均日产在1000t左右。mg344- pwd型强力爬底板采煤机是在国家“七五”和“八五”期间由煤科总院上海分院与波兰科玛克合作研制成功的国内第一台交流变频调速薄煤层采煤机，该机具有机面高度低（仅为721mm）、装机功率大、机组运行平稳、工作可靠等优点。总装机功率为344kw，其中截割功率为300kw，牵引功率22kw，采用齿轮一销轨式无链牵引，最大牵引力350kn，牵引速度06m/min。适用于采高范围为0.91.6m、煤质较硬的薄煤层工作面。由于该采煤机采用爬底板工作方式，对底板要求较高，底板太软或起伏太大，适应性差，因此其使用范围有一定的局限性。m6375- aw型采煤机实际上是中厚煤层采煤机的派生机型，将机面高度压低以适应薄煤层工作面开采需要。装机功率为375kw，采用液压调速，摆线轮一销轨无链牵引系统，适用于采高1.2一2.6m，工业性试验期间在采高1.11.7 m的工作面最高月产为36008t，最高日产为1884t。进入上世纪90年代以来，为了满足厚薄煤层并存、薄煤层作为解放层开采矿井的迫切需要，并结合当代中厚煤层滚筒采煤机技术，1997年，由大同矿务局、煤科总院上海分院联合研制了新一代m6200/450- bwd型薄煤层采煤机，该采煤机采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引等技术。总装机功率达450kw，其中截割功率200kw,牵引功率25kw，牵引力400kn，牵引速度06m/min。采用骑输送机布置方式，可用于采高为1.01.7m的薄煤层综合机械化工作面。第一台样机于1997年12月在晋华宫煤矿9层8301工作面投入使用，取得了最高月产量9.6万t,最高日产量5300t的好成绩。在此基础上，又研制出m6250/550- bwd型采煤机。为了满足广大中小型矿井薄煤层普采与高档普采工作面的需要，研制了m6250- bw型薄煤层采煤机，采用骑输送机布置和液压调速无链牵引方式，装机功率250kw，截割电机采用特别设计的充液电机。最大牵引力300kn，牵引速度06m/ min，单电动机纵向布置，机身分为3段，中间为电机，两端为牵截部。该采煤机的牵截部将泵箱、牵引齿轮传动部、截割部固定齿轮传动箱合为一体，结构十分紧读。各段之间采用高强度螺栓连接，机身无底托架，配用sgb630/ 150c溜槽，机面高度为699m m，可适应采高为0.851.5m薄煤层普采与高档普采工作面。该采煤机的使用效果有待进一步考察。我国薄煤层采煤机经过40多年的发展，技术己趋成熟。但一个突出的问题是:日前我国薄煤层采煤机为方便设计，在行走机构上均采用中厚煤层采煤机所用的相关参数，例如销排节距，一般大都采用126mm。这样做虽能保证其正常运行，但其强度余量过大。以mgn132/316- dw型薄煤层采煤机为例，其最大牵引力为37t，每个牵引部牵引力仅为18.5t，而现用销排强度约60t,可见其销排强度的余量过大。实际上其使用的还是沿用中厚煤层采煤机所用的销排，从而薄煤层采煤机的行走机构尺寸较大，采煤机机面高度降不下来，影响了薄煤层采煤机的适用性。另一方面，与薄煤层采煤机配套的现用输送机、液压支架等也是根据销排尺寸来设计的，同样尺寸较大，这样造成采煤机价格较高，不利于薄煤层采煤机的应用推广。因此，为了使薄煤层采煤机得到进一步的推广和发展，在减小采煤机行走机构的参数、降低采煤机机身高度的同时，设计和开发适合薄煤层开采所需要的工作面输送机和液压支架也己变得迫在眉睫，这将推进采煤机制造业的进一步发展。近几年来，我国薄煤层采煤机得到了很大的发展，但在质量和寿命和高新技术应用等方面与国内大型采煤机，特别是与国外采煤机相比，还存在较大的差距。主机用原材料、关键零部件、轴承、密封件、电机、电气元件、液压元部件等都存在较大的差距。这些问题造成了我们的产品可靠性不高，寿命较低。如采煤机齿轮寿命国内5000h，而国外为2万h，仅为国外同类产品的1/4；很简单的带式输送机托辊，国内最好产品的寿命达到3万h，而国外同类产品寿命可达9万h。国外综采工作面采煤机一般都装有自动监控、诊断、数据传输、无线电遥控装置，不仅操作方便，而目能通过诊断装置预先发现故障并及时排除。1 概述本设计所研究的薄煤层采煤机是为普采、高档普采工作面研制的一种新型的由多电机驱动的横向布置、较大功率的薄煤层齿轮销轨式牵引采煤机。该机由三部电动机驱动，其中左、右截割电机功率分别为100kw，牵引电机功率为40kw，总装机功率共240kw。主要由左摇臂、主机体、右摇臂、调高油缸、机身连接、冷却喷雾装置以及滚筒和其它辅属装置等组成。该机是一种沿长壁回采工作面全长穿梭式采煤的薄煤层采煤机。主机分别由煤壁侧两个支承滑靴和老塘侧的两个导向滑靴支承在运输机的中部槽上，在两液压马达所驱动的左、右行走箱中摆线轮与销排的强力啮合，再由装在两行走箱上的导向滑靴的导向，来实现采煤机沿运输机方向的牵引行走，同时左、右截割部的两滚筒也在截割电机的驱动下进行旋转，档煤板铰接在滚筒后从而完成采煤工作面的落煤和装煤。主要用途和适用条件：该机适用于顶板中等稳定，煤层厚度在0.8-1.3米，倾角30的煤层，可采普氏硬度系数f3的煤质和非金属层状矿床。工作时可与单体液压支柱、金属铰接顶梁配套组成普采或高档普采工作面、也可与薄煤层液压支架配套组成综采工作面。该机设有液压防滑制动器。2 采煤机基本功能的结构方案2.1 实现破碎煤壁功能的结构方案2.1.1 铣削式结构方案 在鼓形滚筒的表面或在螺旋滚筒的叶片上安装截齿，滚筒随采煤机前移并自转，截齿边用铣削的方式把煤从煤壁上截割下来，这是铣削结构。在侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍，其主要优点是它不仅能实现截落煤的功能，还能实现装煤的功能；水平旋转轴调整滚筒高度比较方便，对不同煤层厚度的适应性好；具有自开缺口的功能等。垂直滚筒结构的特点是，滚筒结构简单，制造方便；破碎煤层时，截齿沿层里运动，截齿所受截割阻力小，采煤机能耗比较低；这种滚筒只能在煤层厚度变化不大的薄煤层中工作，或与其他结构形式的破煤结构组合在一起共同工作，滚筒的适应性小。2.1.2 钻削式结构方案钻削式结构是在环形悬臂的首端安装截齿，这种悬臂的内表面也安装有截齿。这种结构被称为钻削臂。当钻削头自转并沿其轴线方向推进时，首先在煤层中钻削头截割出现形截槽，而此环形槽所围成的柱状煤体则被轴线头内的截齿所破碎。这种结构的优点是结构简单，制造方便；集落煤和装煤功能于一体；煤的坡度大，及其能耗低。其缺点是这种结构应布置于采煤机的端面，机身必沿其钻削出的空间前进，因此，机身长；这种破煤结构不能自开缺口；为使顶底板平整，还必须配有截割盘，沿顶板和底板截割煤层，因此整个机器的结构复杂；此外，这种破煤结构对煤层厚度的适用性小。2.1.3 滚压式结构方案滚压式破没结构是在螺旋滚筒的旋叶上和滚筒端面安装滚压盘刀，当滚筒前移并自转时，盘刀压向煤壁，其刃部的挤压和剪切作用达到破煤的目的。这种破碎煤层的就都优点在于，采下煤的块度大，煤尘明显低；机器能耗小；盘刀寿命长，结构复杂成本高。综合上述各种结构的优缺点，结合该采煤机是在煤层厚度小的薄煤层中工作，适用螺旋滚筒结构的特点，所以实现破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构。2.2 实现装煤功能的结构方案把煤从煤壁上破碎下来以后，还要装到工作面输送机里运到到工作面之外。能实现这种装煤工作的结构与落煤结构的种类有关。经过淘汰和筛选，只有两种类型的装煤机构被广泛应用。 一种是与落煤结构相结合，不仅具有落煤功能，而且兼有装煤功能。比如，螺旋滚筒式工作结构，采落下来的碎煤被螺旋叶片自煤壁向采空区方向输送，并装到工作面输送机里。钻削式工作机构的钻削臂也起装煤作用。这两种工作机构的装煤功能要与工作面输送机的铲煤板相配合，才能更好的实现。经验表明，通常还有5%20%的采落煤不能装入输送机里而留在工作面底板上，这些没被称为浮煤。当浮煤量较小时，不必进行人工清理，在输送机向煤壁方向推移时，浮煤会顺采煤板滑入输送机里运走。而当浮煤量较大时，必须在采煤机之后进行人工清理，称为扫浮煤。为了减少浮煤量，有时在螺旋滚筒轴上悬有弧形挡煤板，置于滚筒后面，浮于底板之上，收集底板上的浮煤，再由螺旋滚筒通外运。另一种是专门用于装煤的结构，如犁地的犁一般，被单独的牵引机构牵引，在工作面往返运行，把碎落在底板上的煤装入输送机里。这种结构往往与没有装煤功能的工作机构配合，如水平轴鼓形滚筒工作机构等。 由于破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构，并且其具有落煤与装煤功能，所以装煤功能的结构方案采用螺旋滚筒式工作结构。2.3 实现采煤机自移功能的结构方案2.3.1 传动方式的选择2.3.1.1 液压传动 如下图，液压传动的牵引系统是有牵引部电动机带动油泵，经油泵排出的压力油经过控制油路的控制阀驱动油马达，油马达在经减速器齿轮系统（或直接驱动链轮）驱动牵引链轮。通过改变油泵的排油方向和排油量的大小，改变油马达的旋转方向和转速以实现牵引的换向和牵引速度的调整。在液压系统中还要设有安全阀和溢流阀，以防止牵引力过载，起到保护系统的目的。液压传动系统的特点是：可以实现无级调速，保护完善，换向方便，可以实现自动调速和离机遥控调速，单液压元件加工精度高，对于要求严格，故障处理较困难，在井下工作面检修不便。随着及其功率的加大和长时间的运转，使油的温度升高，会造成容积效率降低和油质变劣等后果。图2-1 液压传动系统方框图fig.2-1 hydraulic system block diagram2.3.1.2 电气传动 电气传动的牵引方式又称“电牵引”，就是用可以调速的直流电动机驱动牵引部。为了简化采煤机的电源种类和减少输电过程的损失，截割部和牵引部都采用交流电源，在采煤机上附设整流设备向牵引部供应直流电。但采煤机的外形尺寸受到严格的限制。电气传动的牵引系统如下图所示。在电动机的控制回路中装设了可控硅调速回路，该回路可接受两个反馈信号，一个是牵引链轮的转速，经截割部电动机的截割回路反馈到控硅调速回路实现电机转速的调节。另一个是与电动机的限速发电机的电压反馈信号，反馈到可控硅调速回路来提案接电动机的转速。图2-2 电气传动系统方框图fig.2-2 electric transmission system block diagram这种传动方式的调速、换向、过载保护和各种监护保护都可以由电气系统实现，使得机械传动部分大为简化，因而可以缩小采煤机的体积，采煤机的总质量比液压牵引的采煤机减轻约；调速方便，调速范围广，调速特性好；牵引部传动效率比液压牵引部提高近30%；可以用于有链或无链牵引系统；装有两台电牵引部的采煤机，可以不降低牵引速度的条件下把牵引力提高一倍。而液压传动的无链双牵引部采煤机，因为油泵公用，牵引力提高一倍时牵引速度将降低一倍。根据该薄煤层采煤机的工作环境，传动方式选择液压传动。2.3.2 牵引机构的形式选择 长壁回采工作面采煤机的牵引机构有三种：钢丝绳牵引机构、锚链牵引机构和无链牵引机构。2.3.2.1 钢丝绳牵引机构过去的采煤机基本都用这种牵引机构，由于是靠钢丝绳与卷筒之间的摩擦力实现传动，所以两者磨损较快，使用寿命短（钢丝绳的使用寿命为23个月）；又因受到井下空间条件的限制，钢丝绳直径不可能太粗，限制了采煤机牵引力的提高；而且断绳时容易伤人。所以，只有某些特殊条件才被选用。 2.3.1.2 锚链牵引机构 采煤机锚链牵引方式有两种：内牵引和外牵引。牵引部和截割部联结城一个整体，在工作面上来回移动，称为内牵引，牵引部出轴上装一链轮与锚链想啮合，该锚链绕过链轮、两端经导向轮后拉直，分别固定在工作面输送机机头和机尾上，链轮转动时，迫使机身盐工作面移动。外牵引是把牵引部设在工作面的端部，不跟截割部一起移动，只随工作面向前推移。和内牵引相比，外牵引有不少缺点，主要表现在：1) 牵引部设在工作面一端时，要用两条在工作面上不断拖动的牵引链，对滚筒装煤、输送机和液压支架的推移都有妨碍，而且容易伤人；2) 如果在工作面两端各设一个主动链轮，虽然可以减少一根牵引链，但是牵引链的收放很麻烦。实际上不得不采用两条牵引链，采煤机更加复杂，操纵更不便；3) 由于牵引链要在工作面上移动，使采煤机的牵引阻力比内牵引约大15%20%；而且牵引链的弹性振动较大，引起采煤机的动载荷也较大；4) 采煤机在工作面上移动的比内牵引时轻，在一定条件可能影响采煤机的工作稳定性；5) 截割部和牵引部相距很远，给操纵造成一些困难。但是，由于被牵引把牵引部设在工作面端头和顺槽里，对牵引部的维修和检修较为方便；采煤机在工作面上移动的部分比内牵引时短，适应顶板和底板起伏的能力比较强。所以，在薄煤层和极薄煤层采煤机上，可以采用外牵引，而且一般选液压传动较为合适。在其他情况不宜采用外牵引。和钢丝绳牵引相比较，锚牵引具有如下特点：a) 锚链强度高，承载能力大，能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速度的要求；b) 锚链牵引是链轮轮齿与链环相啮合，工作较可靠，并便于采用外牵引方式；c) 锚链使用寿命较长，一般在六个月以上。锚链断链时弹性较小，采用连接环联结断链很方便；d) 锚链的节距较大，当链轮做等速运动时，锚链相对链轮的移动是周期行变化的，这使采煤机承受较大的载荷。锚链牵引比钢丝绳牵引确实是一大进步，但是由于牵引链断链和跳链的危险、链条的弹性振动和链传动造成的速度脉动会引起动载荷、链条对于滚筒的装载、输送机和液压支架的推移还有一个妨碍。所以，锚链牵引有改进的必要。2.3.1.3无链牵引无链牵引采煤机直接利用敷设在工作面输送机上的轨道运行。具有一系列优点：1) 采煤机移动比较平稳，保证了采煤机的载荷比较稳定；2) 提高了设备的可靠性和生产的安全性；3) 采煤机移动所消耗的能量较少；4) 采煤机的运行噪音较低，有利于改善工作面的劳动条件；5) 提高采煤机的爬坡能力；6) 在一个工作面上可能采用多台采煤机同时作业，以提高工作面产量。综上所述，根据该采煤机工作环境，和工作特点，牵引机构的形式选择无链牵引，无链牵引的特点符合该采煤机的工作要求。2.4 截割部传动的选择2.4.1 电动机-固定减速器-摇臂-滚筒这种传动系统的特点是，结构简单，摇臂从固定箱端部伸出，支撑可靠，强度和刚度都比较有利，不足之处是摇臂下方角度受输送机限制，使滚筒卧底量受限制。2.4.2 电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒这种传动系统特点是，在传动系统的末端是行星传动，使其前几级的传动比减小，系统简化，而行星传动的齿轮魔术也减小，由于在滚筒内设有行星传动，滚筒筒毂直径大，因此这种传动系统适于中厚以上煤层的采煤机；摇臂侧置，滚筒卧底量大；由于摇臂侧置，其支撑刚性在设计时优先应注意保证；摇臂与固定减速箱内部机件的联接也容易松动，应注意加固。2.4.3 电动机减速箱滚筒这种传动系统特点是，电动机与传动系统以及滚筒共同组成一个部件，此部件支撑在机身牵引部上，并能绕其支撑点旋转，实现滚筒调高。调高范围大，机身短，采煤机的开缺口的距离小；整个截割部传动系统的结构简化，刚度增加。2.4.4 电动机摇臂行星齿轮传动滚筒这种传动系统特点是，电动机与摇臂形成一体，支撑刚度大，简化了传动系统，尤其取消的锥齿轮传动，减小了加工难度，也增加了截割部传动系统的可靠性；调高范围打；缩短了采煤机机身。该采煤机是在煤层较低的空间内工作，要求机身不应过大，第（4）种方案结构简单，刚度大适合该采煤机的要求。摇臂设计采用弯摇臂，这样设计能提高装煤效果，行星头外径小，整体长度短，保证卧底要求和缩短整机机身长度。3 采煤机辅助功能的结构方案 只具有基本功能的采煤机，能勉强完成在工作面破落煤壁和装煤的任务。在工作实践中，由于实际情况的复杂性，为了使采煤机适应复杂情况的需要，人们不断创造开发出新的结构，使采煤机具有一些辅助功能。至今这些辅助功能已成为现代采煤机所必须的。这些辅助功能有，适应煤层赋存状态变化的功能、降尘和冷却设备功能、自动拖卷电缆功能等。 3.1 实现适应煤层赋存状态变化功能的结构方案3.1.1 能实现使用煤层厚度变化的功能结构方案 该薄煤层采煤机工作于0.8m1.3m之间的薄煤层中，理论是选择单滚筒，但是为了更有效的采集煤资源，所以采用双滚筒采煤机，使没资源能够更好的开采出来，不被浪费掉有限资源。使一个滚筒沿地板截割，另一个沿滚筒盐顶板截割，两个滚筒完成同一层没的截割。当煤层厚度变化时，两个滚筒的工作高度应当变化，这就需要能实现适应煤层厚度变化的功能结构，这种结构称为采煤机的调高装置。该采煤机才用下图的调高装置图3-1 1调高油缸；2小摇臂；4摇臂轴fig.3-11 1- increase the fuel tanks; 2 - small rocker; 4 - rocker shaft上图为调高油缸在机身下面，小摇臂2与摇臂 固联，由于活塞杆伸缩就实现了滚筒工作高度的变化。对于双滚筒采煤机而言，借助于两个滚筒到账高度的变化的改变，能就完全适应煤层厚度等于或小于滚筒直径的变化情况。3.1.2 适应煤层沿走向波浪起伏以及存在断层的功能的结构方案采煤机在采空区安装有调斜油缸，采空区侧的滑靴安装在活塞杆上。活塞杆伸缩就改变了采煤机的倾斜角度。3.1.3 具有开采大倾角煤层功能的结构方案当采煤工作面倾角大于10，一旦机器牵引部失灵，采煤机有可能下滑。有以下几种防滑装置：1) 抱闸式防滑装置2) 盘式制动器防滑装置此盘式制动器的控制油源于采煤机牵引部液压系统，当此液压系统由于某种原因作出需采煤机制动的反应时，控制油就进入油缸产生制动作用。3) 辅助牵引与防滑绞车该采煤机的防滑装置采用盘式制动器防滑装置3.2 实现降尘和冷却功能的结构3.2.1 实现降尘功能的方案采煤机的截煤滚筒在截割煤壁的同时，产生了煤尘并在空气中飞扬，使井下的空气遭到严重污染，威胁井下的身体健康。在井下，当颗粒直径在不大于0.751.0mm的范围内的煤尘形成一定浓度时，容易引起煤尘爆炸或瓦斯爆炸。因此降尘是采煤机的一个重要辅助功能。降尘措施有多种，不仅有结构方面的，而且还有采煤机工作参数方面的等，归纳起来有日下诸方面：1) 提高采煤机牵引速度，降低截煤滚筒转速，增大碎煤块度，能明显地降低煤尘。2) 滚筒轴垂直于采煤机机面，即采用立滚筒，使截齿沿煤层层理截割，也能降低煤层。3) 在可能条件下，减少滚筒上安装截齿的数量，增大碎煤块度，降低煤尘。4) 实现滚筒自动调高，避免滚筒截割工作面顶板和底板，从而引起采煤机牵引速度降低，避免煤尘大量生成。5) 吸入空气式降尘结构。6) 用喷雾灭尘7) 用泡沫灭尘该薄煤层采煤机采用喷雾灭尘方式。使压力为1520pa的压力谁经由喷咀喷出雾化，极细小的液滴充满滚筒截煤区，液滴与粉尘相碰而被捕捉。压力水由设在工作面下顺槽的水泵供水。供水胶管通径不大于25mm。在采煤机进水口处的水压为2030pa。压力水经过滚筒内流出，并由装在也便上的喷咀喷出，称为内喷雾。当压力水有设在机身的喷咀喷出为外喷雾。这样喷雾，降尘效果很好。3.3 卷电缆装置采煤机沿工作面王府移行工作，电缆和水管也必须随采煤机移动，因此必须有方便而可靠的卷电缆装置。悬链固定板固定在采煤机电缆进线口近旁的机身上。悬链固定板用几节悬链与尼龙电缆夹板相连。装置电缆夹板都节状，节与节之间用销钉连接，允许弯曲。沿工作面铺设的电缆和水管被这种h型夹板夹于其间，不但保护了电缆和水管，又允许电缆和水管沿工作面来回弯曲折返。夹有电缆和水管的电缆夹至于工作面输送机采空区侧的电缆槽之中，使之得到保护。4 采煤机主要特点及主要参数4.1 采煤机的主要特点(1)两台截割电机分别横向布置在左右摇臂上，使整体结构较为紧凑，且取消了圆锥齿轮传动，增加了传动系统的可靠性，并且使截割电机的维修和更换较为方便。(2)各大部件无机械传动连接，整机长度短、厚度薄、宽度窄对薄煤层适应性强；(3)主机采用整体铸造壳体，内分左牵引部腔、泵箱腔、电控箱腔、右牵引部腔，各腔独立，互不相通整体钢性好，避免了各部件联接松动问题，减少了故障发生率；(4)机上设有内外喷雾系统，有较好的灭尘效果；(5)泵箱采用干式系统，管路连接简单，调试方便，便于保持油质清洁。(6)液压系统采集成高，将辅助泵、调高泵、控制阀组集成于主泵且主泵外置，便于维修及修理。(7)牵引减速采用双行星结构，结构紧凑，传动比大，体积小。(8)采用弯摇臂设计，提高装煤效果，行星头外径小，整体长度短，保证卧底要求和缩短整机机身长度。(9)截割电机采用机械力矩轴离合装置，摇臂传动系统得到有效保护。(10)整机无底托架，最大程度增大过煤高度。(11)液压调高油缸采用外置平衡阀取代液压锁，消除摇臂振动，便于维修。(12)主泵、马达富裕系数大，采用国际名牌产品，可靠性高。(13)整机两端设有急停按钮，便于及时停车，安全操作。(14)电气系统设有过热、过流保护装置，保护齐全。(15)该机设有瓦斯断电报警装置，提高设备使用安全性.4.2 主要技术参数生产能力（t/h）:370(滚筒0.76m时)采高（m）：0.81.2滚筒直径（mm）： 760 卧底量(mm)： 73 截深(m)： 0.73 滚筒转速(r/min)： 93.78适应工作倾角()： 30适应煤质硬度： f3牵引方式：液压传动，摆线轮销轨式无链牵引牵引力（kn）：150牵引速度（m/min）：05摇臂摆角（）： -11.8914.33控制方式： 手动芯线控制操纵方式：手动、中间牵引和两端调高、停机拖动电缆规格(mm2): mcp-0.66/1.14 395125310（660v用） mcp-0.66/1.14 370+125+76（1140v用）拖动冷却喷雾水管规格: 19降尘方式: 内外喷雾供水压力(mpa): 4.5供水流量(l/min):125供水管型号:kjr19装机总功率(kw)：210040牵引电机型号：ybrb-40功率（kw） 40电压（v）1140转速(r/min) 1470 截割电机型号：ybcs3-100（a）功率（kw） 100电压（v）1140转速(r/min) 1470电压（v）： 1140外形尺寸 (长宽高)mm: 71081883760机重（t）： 12配套运输机：sgz-630/110特制5 摇臂装机功率的确定 双滚筒装机功率：设以v=2.0 m/min速度牵引，截割中硬度（截割阻抗=250kgf/cm）煤质计算功率。此时采煤机装机功率 （5-1） 式中 h-采高（m）; t-截深（m）; v-牵引速度（m/min）;r-，煤质实体容积（t/m3）; 装机功率 （5-2）式中 -滚筒直径与采高的比值 = -前滚筒截割阻抗煤质的比能耗-后滚筒截割同样煤质的比能耗= -查表其0.44系数，当后滚筒在煤层下部逆后旋转时，取=1-功率利用系数，单击驱动=1-功率水平系数，查表，取=0.95双滚筒采煤机的装机功率从以上结果看，该薄煤层采煤机装机功率为100kw是合理的，能够满足截割部系数f2.5煤质的需要。由装机功率估算出，截割部驱动功率为100kw，由此选出防爆电机型号为ybcs3-100。查表，知: 功率（kw）100； 电压（v）1140；转速(r/min) 1470。滚筒转速93.78r/min。6 传动齿轮设计6.1 确定总传动比及分配传动比由电机转速1470 r/min和滚筒转速93.78r/min得知:总传动比 该薄煤层采煤机经过二级直齿轮和一级行星齿轮传动逐级减小。各级传动比分配如下： 6.2各轴转矩0轴：0轴即电动机轴 kw r/min nm轴：轴即减速器高速轴 kw r/min nm轴：轴即减速器中间轴 kw r/min nm轴：轴即减速器低速轴 kw r/min nm行星传动机构 kw r/min 6.3 中速轴齿轮模数的确定及校核6.3.1 选择齿轮材料查参考文献1表8-17 小齿轮选用渗碳淬火 大齿轮选用渗碳淬火6.3.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度=4m/s，查参考文献1表8-14，表8-15选取 公差组8级小轮分度圆直径，由下式得 （6-1）齿宽系数查参考文献1表8-23按齿轮相对轴承为非对称布置，取小轮齿数， 选取=18大轮齿数 圆整取=30齿数比 传动比误差 误差在范围内，合适小轮转矩由公式得 （6-2）载荷系数k由公式得 （6-3）使用系数，查参考文献1表8-20 得 =1.75动载荷系数 查参考文献1图8-57得初值 =1.18齿向载荷分布系数 查参考文献1图8-60 =1.07齿间载荷分配系数由公式(及得 （6-4） 查表8-21并插值 =1.1则动载荷系数k的初值弹性系数 查参考文献1表8-22 = 节点影响系数 查参考文献1图8-64 =2.5重合度系数 查参考文献1图8-65 =0.87许用接触应力 由公式得 （6-5）接触疲劳极限应力查参考文献1图8-69 =585应力循环次数由公式得 （6-6）则，查参考文献1图8-70得接触强度的寿命系数(不允许有点蚀) 硬化系数 查参考文献1图8-71及说明 =1接触轻度安全系数 查参考文献1表8-27，按一般可靠度查取=1.1 故的设计初值为齿轮模数m 查参考文献1表8-3 m=11小轮分度圆直径的参数圆整值圆周速度 小轮分度圆直径大轮分度圆直径中心距a齿宽b 大轮齿宽 小轮齿宽6.3.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算由公式 （6-7）齿形系数 查参考文献1图8-67 小轮=2.60 大轮=2.20应力修正系数 查参考文献1图8-67 小轮=1.60 大轮=1.77重合度系数 由公式 （6-8）许用弯曲应力 由公式 （6-9）弯曲疲劳极限 查参考文献1图8-72 =460 =390弯曲寿命系数 查参考文献1图8-73 =1尺寸系数 查参考文献1图8-74 =1安全系数 查参考文献1表8-27 =1.3则 故 齿根弯曲强度满足。6.4 高速轴齿轮模数的确定6.4.1 选择齿轮材料查参考文献1表8-17 小齿轮选用渗碳淬火大齿轮选用渗碳淬火6.4.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度=4m/s，查参考文献1表8-14，表8-15选取 公差组8级小轮分度圆直径，由公式（6-1）得齿宽系数查参考文献1表8-23按齿轮相对轴承为非对称布置，取小轮齿数， 选取=20大轮齿数 取=42齿数比 传动比误差 误差在范围内，合适小轮转矩由式(6-2) 得 载荷系数k由式(6-3) 得 使用系数，查参考文献1表8-20得 =1.75动载荷系数 查参考文献1图8-57得初值 =1.18齿向载荷分布系数 查参考文献1图8-60 =1.07齿间载荷分配系数由式（6-4）及得 查参考文献1表8-21并插值 =1.1则动载荷系数k的初值弹性系数 查参考文献1表8-22 = 节点影响系数 查参考文献1图8-64 =2.5重合度系数 查参考文献1图8-65 =0.87许用接触应力 由式（6-5）得 接触疲劳极限应力查参考文献1图8-69 =585应力循环次数由式（6-6）得则，查图8-70得接触强度的寿命系数(不允许有点蚀) 硬化系数 查参考文献1图8-71及说明 =1接触轻度安全系数 查参考文献1表8-27，按一般可靠度查取=1.1 故的设计初值为齿轮模数m 查参考文献1表8-3 m=8小轮分度圆直径的参数圆整值圆周速度 小轮分度圆直径大轮分度圆直径中心距a齿宽b 大轮齿宽 小轮齿宽6.5 行星齿轮设计计算6.5.1 选取行星齿轮传动的传动类型根据该采煤机的结构紧凑外廓尺寸小得特点，选取2z-x(a)型行星传动较合理。6.5.2 配齿计算根据传动比i=4.47，n=4，查表3-2 6.5.3 初步计算齿轮的主要参数按齿轮接触强度初算小齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径的初算公式为 （6-10） 式中 算式系数，对于钢对钢配对的齿轮副，直齿轮传动=768. 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，= 使用系数，查参考文献3表6-7，=1.75 综合系数，查参考文献3表6-5，=2.5 计算机接触强度的行星轮载荷分布不均匀系数，=1.4 小齿轮齿宽系数，查参考文献3表6-6 =0.75 u齿数比， 试验齿轮的接触疲劳极限，查参考文献3表6-14，=1600 将各数值带入上式中 齿轮模数m 查参考文献3表8-3 m=6 mm齿宽b 大轮齿宽 小轮齿宽6.5.4 啮合参数计算在2个啮合齿轮副a-c、b-c中，其标准中心距a为mmmm由此可见，两各齿轮副的标准中心距均相等。因此该行星轮传动满足非变位的同心条件。6.5.5 几何尺寸计算分度圆直径 mm mm mm6.5.6 齿轮强度验算由于2z-x(a)的工作特点，只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即 （6-11）首先按公式计算齿轮的齿根应力，即 （6-12）其中，齿根应力的基本值可按公式计算，即 （6-13）许用齿根应力可按公式计算，即 （6-14）现将该2z-x(a)行星传动按照两个齿轮副a-c、b-c分别验算如下。6.5.6.1 a-c齿轮副1) 名义切向力中心轮a的切向力可按公式计算；已知mm （6-15）则得 （6-16） 2) 有关系数a) 使用系数，查参考文献3表6-7，=1.75b) 动载荷系数=1.3c) 齿向载荷分布系数，按公式， （6-17）计算，查参考文献3图6-7（b）得，=1，由图6-8得=1.3，代入上式得，d) 齿间载荷分配系数，由参考文献3表6-9可查得=1.1e) 行星轮间载荷分配系数，按公式计算, （6-18）己取=1.4，则得f) 齿形系数，查参考文献3图6-22得 g) 应力修正系数由参考文献3图6-24得 h) 重合度系数按公式计算，即 （6-19）i) 螺旋角系数，查参考文献3图6-25得 =1因为行星轮c不仅与中心轮a啮合，且同时还与内齿轮b啮合，故取齿宽b=73mm。3) 计算齿根弯曲应力按公式计算齿根弯曲应力，即 （6-20）取弯曲应力=2624) 计算许用齿根应力按公式计算齿根应力，即 （6-21）已知齿根弯曲疲劳极限=340由参考文献3表6-11查得最小安全系数=1.6式中 应力系数，按所给定的区域图取时，取=2 寿命系数，=0.89 齿根圆角敏感系数按参考文献3表6-18=1 相对齿根表面系数按参考文献3表6-18中取，=0.98尺寸系数，按参考文献3表6-17，得=1.02将以上各系数代入公式（6-13）可得需用齿根应力为 因齿根应力=262小于许用齿根应力，即。所以，a-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件。6.5.6.2 b-c齿轮副在内啮合齿轮副b-c中只需要校核内齿轮b的齿根弯曲强度，即按公式（6-12）计算取齿根弯曲应力及按公式（6-14）计算许用齿根应力。已知，。仿上，通过查表或采用相应的公式计算，可得到取值与外啮合不同的系数为代入上式得取=210可见，故b-c齿轮副满足齿根弯曲条件。7 轴设计7.1 高速轴尺寸的确定7.1.1 输出轴的转矩t nm （7-1）7.1.2 作用在齿轮上的力输出轴大齿轮分度圆直径为mm （7-2）圆周力、径向力和轴向力的大小如下 n （7-3） n （7-4） n （7-5）7.1.3 确定轴的最小直径选取轴的材料为，查参考文献2表4-2，取a=100，有公式初估轴的最小直径为 （7-6）防爆电机输出头直径为75mm，因为防爆电机输出头要插入高速轴内，与轴连接，所以轴的最小直径选120mm。高速轴为齿轮轴，上面有挡圈，查机械设计手册选挡圈直径为6mm，gb/t283-1994圆柱滚子轴承nj型02系列nj224e，尺寸，宽度b=40mm，小齿轮齿宽d=125mm，轴承与齿轮间间距取3mm，挡圈与电机间距取3mm，高速轴