综采专业设备选型优毕业设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计任务书（毕业论文）毕业设计说明书题 目：综采工作面设备选型学生姓名：lihaoran学 号：0929323127专 业：综合机械化采煤班 级：09级1班指导教师：袁 旭 芳vi摘 要本设计主要研究了综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机以及乳化液泵站的选型设计。综合机械化采煤是指完成落煤、装煤、运煤以及顶板支护等一系列机械化的总称。本设计中所研究的煤层为采高2.9米的中厚煤层，是较为常见的，所以选型较为容易，采煤机型号的选择主要根据煤层硬度、厚度、倾角等因素来选取，选型后还要计算采煤机的主要参数，采高、截深、生产力、牵引速度、牵引力、截割速度、装机功率。本设计中选用了mg400/930wd采煤机，本采煤机在我国使用较为普遍。在运输方面本设计选用了跟mg400/930wd配套的sgz880/800型输送机，并对输送机的输送能力以及刮板链的强度进行了验算。在顶板支护中根据顶板的稳定性选用了支撑掩护式支架，架型需要根据采高、工作阻力等来确定，本设计中选用了zz4000/17/35型，也是使用较为普遍的一种架型，还对支护强度进行了验算，确定了工作面所需支架的总数量。本设计还对乳化液泵站进行了具体的设计计算，根据所选液压支架的主要技术参数计算了泵站的压力，并对乳化液泵站各设备进行了选型。最后本设计还对整体进行了配套验算，并做出了三机配套图。关键词： 综采 工作面 选型 设备mechanized mining face equipment selectionsummarythis design is mainly mechanized mining face shearers, hydraulic support, scraper conveyor, and emulsion pumping station selection design. mechanized coal mining is completed off the coal, and installed a series of mechanized general term of the coal, coal and roof support. mining height of 2.9 m thick coal seam, the coal seams studied in this design is more common, so the selection is relatively easy, shearer choice of models mainly based on coal seam hardness, thickness, angle select, selection also calculate the main parameters of the shearer cutting height, cutting depth, productivity, drawing speed, traction and cutting speed, the installed power.this design selected the mg400/930wd shearer, the shearer is more common in china. in transport design selected matching with mg400/930wd sgz880/800 type conveyor and conveyor transmission capacity and the strength of the scraper chain checking. selected in the roof support according to the stability of the roof support shield support, the frame type according to the mining height, resistance, etc. to determine this design in the selection of zz4000/17/35 type, but also use a more common frame type, but also on the supporting strength checking, determine the total number of face bracket required. emulsion pump station, this design also specific design calculations, calculated according to the main technical parameters of the selected hydraulic support the pressure of the pumping station, and the emulsion pump station equipment selection. finally, the design of the overall matching checking, and make a matching diagram of the three machines.key words: mechanized mining working surface model selection equipment目 录摘 要isummaryii目 录iii第一章 绪论11.1 设计题目、任务和要求、设计条件11.1.1 设计题目11.1.2 任务和要求11.1.3 设计条件11.2 工作面选型的基本原则21.2.1 工作面设备选型的装备标准21.2.2 工作面设备选型的程序31.2.3 工作面设备选型的三机配套原则3第二章 采煤机的选型72.1 初选采煤机（确定型号）72.1.1 根据煤质的硬度选型72.1.2 根据煤层厚度选型72.1.3 根据煤层倾角选型72.1.4 根据顶底板性质选型82.1.5 确定采煤机型号82.2 采煤机滚筒102.2.1 滚筒直径的确定102.2.2 滚筒截深的确定102.2.3 滚筒截割速度的确定112.3 采煤机的采高、卧底量及调高范围122.3.1 采高及机面高度的确定122.3.2 卧底量及调高范围的确定122.4 采煤机允许的最大牵引速度132.5 采煤机生产率142.5.1 理论生产率142.5.2 技术生产率142.5.3 实际生产率152.6 采煤机的装机功率152.6.1 预计装机功率152.6.2 截割功率162.6.3 牵引和辅助功率162.6.4 总装机功率162.7 采煤机的牵引力162.8 采煤机的防滑设备172.9 采煤机的喷雾冷却系统172.9.1 喷雾装置耗水量计算172.9.2 mg400/930-wd喷雾冷却系统组成182.10 采煤机的稳定性19第三章 刮板输送机选型213.1 初选刮板输送机213.1.1 刮板输送机的选型原则213.1.2 确定刮板输送机型号223.2 运输能力的验算223.2.1 按生产能力计算刮板输送机的运输能力223.2.2 按刮板输送机工作状况计算输送能力233.3 刮板输送机运行阻力的计算243.3.1 刮板输送机物料质量q的计算243.3.2 刮板链条质量q0的计算243.3.3 有载分支的基本运行阻力计算253.3.4 无载分支的基本运行阻力计算263.3.5 弯曲时运行阻力计算263.3.6 刮板输送机运行总阻力的计算273.4 刮板输送机链条张力和牵引力的计算273.4.1 确定最小张力点张力smin273.4.2 用逐点法计算链条各点张力283.4.3 刮板输送机两端链轮总牵引力283.5 刮板输送机电机功率的计算283.5.1 满载运行时电机功率p的计算283.5.2 单向割煤电机功率ps的计算293.6 链条预张力和紧链力的计算293.6.1 链条预张力293.6.2 链条紧链力303.7 刮板输送机牵引机构强度的验算30第四章 液压支架的选型324.1 根据顶板分类（级）确定架型324.2 根据地质条件确定架型334.2.1 煤层厚度334.2.2 煤层倾角334.2.3 底板强度334.2.4 瓦斯涌出量334.2.5 设备成本344.2.6 地质构造344.3 支架主要参数计算344.3.1 液压支架的工作原理和过程344.3.2 支护强度（工作阻力）364.3.3 初撑力374.3.4 移架阻力及推溜力384.3.5 支架高度384.3.6 支架的伸缩量和伸缩比384.3.7 顶梁长度394.3.8 选择支架的简要备注414.4 确定支架型号414.4.1 工作阻力（支护强度）和初撑力的验算414.4.2 顶板覆盖率验算424.5 支架布置台数42第五章 乳化液泵站的选型435.1 乳化液泵435.1.1 泵站压力的确定435.1.2 泵站流量确定445.1.3 选择乳化液泵455.2 乳化液泵的电机功率验算475.3 乳化液箱容积的验算47第六章 配套验算496.1 通风计算496.1.1 采煤工作面需风量计算496.1.2 按工作面温度计算496.1.3 按工作人员数量和炸药需要量计算506.1.4 按风速验算506.1.5 经验供风506.2 设备的空间尺寸配套关系51结 论52参考文献53致 谢54附录a：mg400/930-wd技术参数表55附录b：各种液压支架技术参数比对表56附录c：综合机械化采煤工作面布置图57内蒙古科技大学毕业设计任务书（毕业论文）1 第一章 绪论 1.1 设计题目、任务和要求、设计条件1.1.1 设计题目设计题目：综采工作面机械化设备选型。综合机械化采煤是指完成落煤、装煤、运煤以及顶板支护等一系列机械化的总称。本设计主要研究了综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机以及乳化液泵站的选型设计。1.1.2 任务和要求设计的目的和要求：在指导老师的指导下，独立完成所要完成的毕业设计全部内容。具体任务如下：(1)完成综采工作面机械化各设备的选型计算。即：确定采煤机、运输机、液压支架和泵站的型号和参数的验算；(2).各设备匹配尺寸和参数验算，完成一张1号综采设备之间的配套尺寸关系平面布置图；(3)编写出一本设计说明书，字数在8千至1万字左右。具体要求如下：(1)培养自己综合应用所学理论知识和技能，分析和解决该设计项目的原理和方法，熟悉该设计项目的组成及编成。(2)培养自己懂得该设计项目工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。(3)培养自己调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。(4)通过自己独立完成设计来更深刻的了解并懂得以下内容：综采工作面设备配套的目的,首先在于总体配套是单机设计的依据,要解决成套设备各单机间的能力相互匹配和空间几何关系的配套;其次在于使成套设备性能与采煤工艺间相互适应。因而总体配套又是采区设计和采煤工艺设计的依据。1.1.3 设计条件表1.1设计条件工作面长度（m）煤层倾角（）煤层厚度（m）顶板稳定状况（优良差）岩层硬度（f普氏）210202.9中等稳定2.31.2 工作面选型的基本原则1.2.1 工作面设备选型的装备标准根据本井田煤层特点，在工作面主要设备选型时考虑以下原则：(1)技术装备先进、性能稳定、操作简单、维修方便、运行可靠、生产能力大；(2)各设备间需相互适应、能力匹配、运输畅通，不出现“卡脖子”现象；(3)设备选择要和矿井的煤层赋存条件相适应，与矿井规模和工作面生产能力相适应，达到经济效益的最大化；(4)对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，工作人员能快速方便地到达工作地点。本矿井所采煤层为中厚煤层，依照投资合理、效益最大化的开发建设原则，其工作面装备需在充分技术经济比较的情况下，选择国内先进的高产高效、性价比高、安全可靠的采、掘、装、运、支设备。1.2.2 工作面设备选型的程序煤层的赋存情况采煤工艺方法的确定工作面生产能力的确定采煤机选型液压支架选型刮板输送机选型其它设备的选择主要设备配套合理完成选型否是图1.21.2.3 工作面设备选型的三机配套原则综采工作面的“三机”是指采煤机、液压支架、刮板输送机,是综采工作面的主要设备。其选型首先必须考虑配套关系,选型正确先进、配套关系合理是提高综采工作面生产能力、实现高产高效的必要条件。“三机”的基本选型原则：a.采煤机的选型原则(1)采煤机能适合的煤层地质条件,其主要参数(采高、截深、功率、牵引方式)的选取要合理,并有较大的适用范围。(2)采煤机应满足工作面开采生产能力的要求,其生产能力要大于工作面设计能力。(3)采煤机的技术性能良好,工作可靠,具有较完善的各种保护功能,便于使用和维护。采煤机的实际生产能力、采高、截深、截割速度、牵引速度、牵引力和功率等参数在选型时必须确定。实际生产能力主要取决于采高、截深、牵引速度以及工作时间利用系数。采高由滚筒直径、调高形式和摇臂摆角等决定。滚筒直径是滚筒采煤机采高的主要调节变量,每种采煤机都有几种滚筒直径供选择,滚筒直径应满足最大采高及卧底量的要求。截深的选取与煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性以及移架步距有关。截割速度是指滚筒截齿齿尖的圆周切线速度,由截割部传动比、滚筒转速和滚筒直径确定,对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小等有直接影响。牵引速度的初选是通过滚筒最大切削厚度和液压支架移架追机速度验算确定。牵引力是由外载荷决定的,其影响因素较多,如煤质、采高、牵引速度、工作面倾角、机身自重及导向机构的结构和摩擦系数等,没有准确的计算公式,一般取采煤机电机功率消耗的10%25%。滚筒采煤机电机功率常用单齿比能耗法或类比法计算,然后参照生产任务及煤层硬度等因素确定。b.液压支架的选型原则(1)液压支架的选型就是要确定支架类型(支撑式、掩护式、支撑掩护式)、支护阻力(初撑力和额定工作阻力)、支护强度与底板比压以及支架的结构参数(立柱数目、最大最小高度、顶梁和底座的尺寸及相对位置等)及阀组性能和操作方式等。(2)选型依据是矿井采区、综采工作面地质说明书。在选型之前,必须将所采工作面的煤层、顶底板及采区的地质条件全部查清。然后依据不同类级顶板选取架型。最后依据选型内容结合国内现有液压支架的主要技术性能直接选定架型及其参数所对应的支架型号。c.刮板输送机的选型原则(1)刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力,一般取1.2倍。(2)要根据刮板链的质量情况确定链条数目,结合煤质硬度选择链子结构型式。(3)应优先选用双电机双机头驱动方式。(4)应优先选用短机头和短机尾。(5)应满足采煤机的配合要求,如在机头机尾安装张紧、防滑装置,靠煤壁一侧设铲煤板,靠采空区一侧附设电缆槽等。在选型时要确定的刮板输送机的参数主要包括输送能力、电机功率和刮板链强度等。输送能力要大于采煤机生产能力并有一定备用能力。电机功率主要根据工作面倾角、铺设长度及输送量的大小等条件确定。刮板链的强度应按恶劣工况和满载工况进行验算。综上所述，选型的基本原则就是：在满足生产能力要求采煤机生产能力要与综采工作面的生产任务相适应,工作面刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力,液压支架的移架速度应与采煤机的牵引速度相适应,而乳化液泵站输出压力与流量应满足液压支架初撑力及其动作速度要求。详见下图：液压支架、采煤机、刮板输送机几何关系示意图图1.3 其计算公式为: r=b+e+w+x+d/2 （1-1）式中 r无立柱空间宽度,mm b截深,mm e铲煤板空距,规定为50100 mm w输送机宽度,mm x前柱与电缆槽间距,mm d前柱外径,mmw=f+g+j+v （1-2）式中 f铲煤板宽度,150240 mm g中部槽宽度,mm j导向槽宽度,mm v电缆槽宽度,mm及满足安全和工作方便要求： (1)从安全角度出发,工作面无立柱空间愈小愈好。 (2)为防止移架后支架前柱与电缆相碰和采煤机司机的人身安全,前柱与电缆槽之间必须留有间隙x=150240 mm。 (3)梁端距t一般为150300 mm,用来防止滚筒切割顶梁。 (4)推移千斤顶行程应比采煤机截深大100200 mm。 (5)保证过煤高度c250300 mm,以便煤流顺利从底托架下通过。 (6)过煤空间y最小值为90 mm至200250mm之间,前者适于底板清理良好及采煤机机身短的场合。此外,当煤层倾角大于160时(大采高支架工作面倾角大于10),输送机必须设置防滑锚固装置,而支架必须带防倒防滑及调架装置。现行国内外高产高效综采工作面装备能力的配比关系主要是:刮板输送机与采煤机的功率配比应为11,最好为1.21.41,这样才能把输送机的事故减少到最低限度。综采设备的能力应以工作面生产能力为基础,采煤机、工作面刮板输送机、运输巷可伸缩带式输送机的生产能力一般按工作面生产能力分别乘以系数1.2,1.3,1.4来确定。需要说明的是:上述各种配套关系不是唯一的。也就是说,采煤机、液压支架、刮板输送机的选型完全可以用性能和能力相似的同类产品所代。2 第二章 采煤机的选型 2.1 初选采煤机（确定型号）正确选择采煤机是提高采煤工作面生产能力的一项主要任务，对采煤工作面的生产效率、能耗、安全等都具有重要影响，但采煤机选型涉及问题较多，它不仅与煤层的厚度，倾角及煤的物理机械性质、地质条件等有关，还要考虑与支护设备，运输设备之间的配套关系，因此，在选型过程中要考虑诸多方面的因素，经综合分析后再确定。2.1.1 根据煤质的硬度选型 采煤机适于开采f4的缓倾斜及急倾斜煤层。对f = 1.82.5的中硬煤层，可采用中等功率的采煤机，对粘性煤及f = 2.54的中硬及以上煤层，采用大功率采煤机。 坚固性系数f只反映煤体破碎的难易程度，不能完全反映采煤机滚筒上截齿的受力大小，有些国家采用截割阻抗a表示煤体抗机械破碎的能力。截割阻抗标志着煤岩的力学特征，根据煤层厚度和截割阻抗，选取装机功率。 因此矿床条件f=2.3下需采用大功率采煤机。2.1.2 根据煤层厚度选型(1)极薄煤层 煤层厚度小于0.8m。最小截高在0.650.8m时，只能采用爬底板采煤机。(2)薄煤层 煤层厚度0.81.3m。最小截高在0.750.90m时，可选用骑槽式采煤机。(3)中厚煤层 煤层厚度为1.33.5m。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。适应于大截高的采煤机应具有调斜功能，以适应大采高综采工作面地质及开采条件的变化；由于落煤块度较大，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。因此在此矿床条件煤层厚度=2.9为中厚煤层。选择中等功率或大功率的采煤机。2.1.3 根据煤层倾角选型按倾角分近水平煤层(45)。骑槽式或以溜槽支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时应考虑防滑问题。当工作面倾角大于15o时，应使用制动器或安全绞车作为防滑装置。因此在此矿床条件煤层倾角为20是缓倾斜煤层。应考虑防滑问题，并应使用制动器或安全绞车作为防滑装置。2.1.4 根据顶底板性质选型顶底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备选择。 不稳定顶板，控顶距应尽量小，选用窄机身采煤机和能超前支护的支架；底板松软，选用靠输送机支承和导向的滑行刨煤机、悬臂支承式爬底板采煤机、骑槽式采煤机和对底板接触比压小的液压支架。因本题目中为中等稳定顶底板，固可选择通用型的mg400/930wd采煤机。2.1.5 确定采煤机型号综上所述，可选用mg400/930-wd系列采煤机，该采煤机的外观、结构如下：图2.1mg400/930-wd型交流电牵引采煤机是国产功率较大的电牵引采煤机，它与sgz880/800-w型刮板输送机、zz4000-17/35型支撑掩护式支架等组成综采设备配套，适用于高产高效综合机械化开采，可用与煤层厚度1.83.2m，煤层倾角小于35，适应煤层硬度f4煤层综采。图2.22.1.5.1 同类型采煤机特点对照表表2.3mg400/920-wdmg400/930-wdmg400/985-wd1.交流变频调速系统采用瑞士abb公司生产的acs600系列变频或美国的wolkmanm9000系列变频器。2.整机拖一根37012544外径65的主电缆，所用电压等级全部在3300v以下。3.该机设有应急功能：当主控系统出现故障不能正常工作时，可将正常/应急开关置于应急位置，切 断主控系统，同时辅助控制系统投入工作。这时只能完成摇臂的开降功能，开停牵引用变频 控制盘控制。1.主机架为整体或分体框架式铸焊结构，其强度大、刚性好，各部件的安装均可单独进行，部件间没有动力传递和连接，该机上所有切割反力、牵引力、采煤机的限位、导向作用力均由主机架承受。2.摇臂为悬挂铰接与主机架相联接，无回转轴承及齿轮啮合环节，摇臂功率大，输出轴转速低。3.牵引采用销排式无链牵引系统，牵引力大，工作平稳可靠，使采煤机能适应底板起伏较大的工作面。4.采用镐型截齿强力滚筒，减少了截齿的消耗，提高了滚筒的使用寿命，并且提高块煤率。5.采煤机电源电压等级为1140伏，双电缆供电。1.该机为大功率、多电机横置抽屉式结构，电控系统为机载式交流变频调速的电牵引采煤机。总装机功率达940kw。牵引力为748/440kn，牵引速度高，可达7.12/8.69米/分，调机速度高达14.5米/分。2.电动机全部横轴布置，所有机械传动都是圆柱直齿轮传动，安装、维护简单、传动效率高。所有电机、行走箱上驱动轮组件、牵引双行星减速器等均可从老塘侧抽出。电控部内电气元件高度集成。整机安装、维护方便。2.2 采煤机滚筒2.2.1 滚筒直径的确定d =hmax （2-1）式中：螺旋滚筒装煤效率；对小直径滚筒，=0.590.63；对大直径滚筒，=0.560.59。hmax采高，计算时取最大采高，煤层取2.9m。则：d =0.562.9=1.74m由于综采工作面双滚筒采煤机一般都是一次采全高，故滚筒直径d应稍大于最大采高之半，即d1/2hmax。目前采煤机滚筒直径已经系列化，分别为0.6m、0.65m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.25m、1.4m、1.6m、1.8m、2.0m、2.3m、2.6m。计算结果要按照滚筒系列化标准进行圆整后，最后确定滚筒直径。根据上述计算参数，并结合采煤机系列化标准，初步确定采煤机滚筒直径为1.80m。2.2.2 滚筒截深的确定采煤机截割机构（如滚筒）每次切入煤体内的深度b称为截深。它决定工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产率的主要因素，也是支护设备配套的一个重要参数。截深与煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性以及支架移架步距有关。在薄煤层中，由于工作条件困难，采煤机牵引速度受到限制，为了保证适当的生产率，宜用较大的截深（可达0.81.0mm）;反之，在厚煤层中，由于受输送机能力和顶板易冒顶片帮条件的限制，宜用较小的截深。采煤机截深和支护设备的推移应相适应，以便于顶板控制。当用液压支架支护时，要求采煤机截深略小于液压支架的移架步距，保证采煤机每开采一个截深后液压支架可以推进一个步距。滚筒采煤机的截深一般小于1m，多数采用0.6m，大功率采煤机0.75m左右。mg400/930-wd为大功率采煤机，滚筒截深可取0.80m。2.2.3 滚筒截割速度的确定类似滚筒直径一样，现代滚筒采煤机的每种型号都有几种滚筒转速供选择。采煤机滚筒转速的选择要兼顾截煤及装煤两种工艺，以适应不同的煤质情况，目前大部分厂家的采煤机基本都已匹配好的。滚筒转速的取值：直径为0.50.6m的滚筒转速n=80120r/min；直径为1.82.0m的滚筒转速n=3040r/min。大直径滚筒选用低档转速，小直径滚筒选用高档转速。为防止碎煤抛过筒缘循环的转速，一般认为滚筒转速为3050r/min较适宜，目前滚筒转速有降低的趋势。根据上述所确定的采煤机滚筒直径为1.8m，设计推荐滚筒转速为40r/min较合适。固mg400/930-wd采煤机滚筒转速取值35.7r/min符合实际应用要求。目前常用的截割速度=35m/s，最好在4m/s左右。过高将使煤尘增多，大大降低截齿的寿命。 （2-2）式中：3.1415926。d选定的滚筒直径，1800mm，取自附录a采煤机参数表。n选定的滚筒转速，35.7r/min，取自附录a采煤机参数表。则： 根据上述验算结果，截割速度为3.36m/s，固mg400/930-wd采煤机截割速度符合实际应用要求。2.3 采煤机的采高、卧底量及调高范围根据采高范围，配置不同的底托架及输送机，选用不同的机面高度。采高与采煤机尺寸关系如图2.1所示。采煤机机面高度选定后，可按下列公式确定采煤机暈大、最小采高及卧底量。 图2.4采煤机尺寸关系2.3.1 采高及机面高度的确定最大采高： （2-3）最小采高： （2-4）式中： a机面高度，1575 h电动机高度, 630 l摇臂长度, 2305 摇臂向上最大倾角 19.3摇臂向上最小倾角未知，近似取 5d滚筒直径，18002.3.2 卧底量及调高范围的确定最大卧底量： （2-5）最小卧底量： （2-6）式中： a机面高度，1575 h电动机高度，630 l摇臂长度，2305摇臂向下最大倾角 26摇臂向下最小倾角未知，近似取 5d滚筒直径，1800薄煤层机面髙度，根据采髙、顶梁厚度，还要考虑过机断面余量，一般不小于200mm。调高范围是指最大采高，至最小采高之间的髙度范围。工作面的煤层变化应位于采煤机采高变化范围之内。卧底量随所用滚简直径大小及摇臂向下倾角而定，一般应视其为150-300mm.。底托架髙度尺寸必须考虑过煤空间尺寸（中部槽中板至底托架底边，以防煤流堵塞。一般中厚煤层的过煤空间不小于300mm，薄煤层不小于200mm2.4 采煤机允许的最大牵引速度牵引速度是采煤机的一个重要参数，牵引速度直接决定了机器的生产能力。装机容量、移架速度、输送机生产能力等因素又限制了牵引速度的增长；从另一方面讲，牵引速度加大后，切屑厚度过大将导致齿座挤压煤体，造成截割阻力的急剧上升。随着装机容量的加大，采煤机牵引速度已达813m/min，国外有的采煤机牵引速度高达1520m/min。然而增加装机容量，加大牵引速度，并不是增加工作面生产能力的唯一途径，综合机械化采煤是一个复杂的生产过程，除了需要解决和改进技术和装备上的问题外，尚需改进管理上存在的问题，其中首要的问题是提高采煤机的开机率。统计资料表明，即使年产百万吨的综采工作面，其生产班的平均开机率也不足50%，而全国的平均水平仅为其一半，足见改进管理的潜力是很大的。采煤机最大牵引速度用下式计算：= （2-7）式中：牵引速度，m/min；滚筒转速，35.7r/min；每条截线上的齿数，一般取13；本采煤机齿数取3。滚筒的齿长若未知，可近似取刀型截齿=65100mm；镐型截齿=6080mm。则：=5.25m/mim 2.5 采煤机生产率采煤机和其他工作面设备的基本功能就是按照所要求的生产率完成其生产过程。采煤机的生产率取决于矿山地质和矿山技术条件、机器工况和结构参数以及时间利用率等因素。因此采煤机的生产率分别以理论、技术和使用生产率表示。2.5.1 理论生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时的生产率称为理论生产率，理论生产率q的计算公式为： t/h （2-8）理论生产率，t/h；工作面平均采高，2.9m；滚筒有效截深，0.8m；给定条件下可能的最大牵引速度，5.25m/min；煤的密度，一般为1.31.。则：q=950.04 t/h采煤机的理论生产率是确定与其配套设备生产能力的依据，是由工作条件、机器工况和结构参数确定的。在实际工作中，只有与其配套的设备生产能力大于采煤机的生产能力时，采煤机才能达到给定的理论生产率。2.5.2 技术生产率考虑根据循环图表而进行的辅助工作，如更换截齿、开切口、检查机器和排除故障所花费时间后的生产率称为技术生产率，技术生产率的计算公式为： t/h （2-9）式中：理论生产率，950.04t/h；采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般=，mg400/930-wd因为机械特性比较突出，固取0.7为宜。则：qt=665.03 t/h2.5.3 实际生产率实际使用中，考虑了工作中发生的所有类型的停机状况，如处理输送机和支架的故障、处理顶底板事故等。使用生产率可由下列公式计算： t/h （2-10）式中：实际生产率，950.04t/h；采煤机在实际工作中的连续工作系数，一般= ，mg400/930-wd因为机械特性比较突出，固取0.65为宜。则：qm=617.53t/h2.6 采煤机的装机功率2.6.1 预计装机功率采煤机的装机功率： （2-11）式中：截深，0.800m最大采高，2.922m最大牵引速度，5.25m/min采煤机截煤的单位能耗，mj/m3；一般取hw=1.14.4，硬煤及韧性煤取上限，软煤及脆性煤取下限。本次设计取3.7。2.6.2 截割功率采煤机工作机构消耗的功率一般占装机功率的80%85%；故采煤机截割功率：nj=（0.80.85）n0=0.85756.8=643.28 （2-12）2.6.3 牵引和辅助功率牵引和辅助装置消耗装机功率的15%20%，其中，牵引系统消耗的功率占到90%以上，故采煤机牵引功率：nq=0.9（0.150.2）n0=0.90.2756.8=136.224 （2-13）辅助装置功率：nf=0.1（0.150.2）n0=0.10.2756.8=15.14 （2-14）2.6.4 总装机功率上述计算结果，要按采煤机配备电动机的标准功率进行圆整。则采煤机实际装机功率：n= nj+ nq+ nf=643.28+136.24+15.14=794.66 （2-15）采煤机的装机容量是由生产能力决定的，生产能力为500700 t/h时，装机容量约600750 kw。国外一些采煤机的生产能力已达到15002000 t/h，其装机容量也高达11001500 kw。采煤机的生产能力正比于采高，因此也可以根据采高估计装机容量的大小。对于硬煤，装机功率应加大一倍。对于本地质条件下为中硬煤层，装机功率应加0.5倍，固mg400/930-wd采煤机符合实际应用要求。2.7 采煤机的牵引力采煤机的牵引力与装机容量关系密切，装机功率150kw时，牵引力为160180kn；装机容量300kw时，牵引力达250300kn。牵引力与牵引机构的刚度系数、采煤机的质量、摩擦系数、牵引速度、截割阻力及载荷的不均衡性、机道形状等因素有关，很难精确计算，一般用经验公式确定。p=（1.11.3）n （2-16）式中：p牵引力，kn；n采煤机装机容量，。则：p=1.1794.6=874.1kn根据上述计算结果，确定采煤机的主要参数如下：总装机功率794.6，截深不小于800mm，采高2.03.5m（换滚筒），生产能力不小于600t/h，牵引方式为销排式无链电牵引，牵引力不小于874.1kn，额定电压1140。经调查，mg400/930-wd交流电牵引采煤机适用于较倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高范围为1.83.2米(根据配置可以改变采高和截深)。可在周围空气中的瓦斯、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用；该机组电气系统应用两台dtc变频器采用光缆通讯技术，一拖一的牵引方式。该机主要与工作面输送机、液压支架、皮带运输机等配套使用，可实现采、装、运的机械化，达到综采的高产高效。该采煤机是具有良好可靠性，并能满足高产高效工作面要求的一种新机型。2.8 采煤机的防滑设备如果采用水平分层的工艺开采,倾斜煤层,设备选型就跟缓倾斜煤层一样,没有太多的特殊要求。但是,受许多条件的限制水平分层开采工艺不能普遍采用。倾斜煤层中,设备防倒、防滑是个特殊的问题。倾斜煤层工作面的上顺槽应按设防滑绞车,供设备装拆和设备防滑之用;液压支架应具备防倒、防滑装置。通常采用单向截煤工艺,采煤机只在向下行程中截煤,利用煤壁阻挡采煤机下滑;采煤机在向上行程中“空刀”返回,以确保生产安全。倾斜煤层采煤机在润滑、防滑等方面都有特殊的技术要求,也是选型时应该特别关注的技术要点。倾斜煤层采煤机应有较强的爬坡能力,所以牵引力要大,应设置防滑制动装置。2.9 采煤机的喷雾冷却系统喷雾冷却系统主要由水阀组件、接头、软管和喷水块等组成。2.9.1 喷雾装置耗水量计算采煤机喷雾系统中，喷咀的数量选择应使一定水压下的总流量等于计算耗水量表2.5 几种煤层条件下的单位耗水量采用喷雾的煤层条件单位耗水量 无烟煤2025烟煤层厚0.7m1520层厚0.71.5m2040层厚1.5m3040在表中的上限，用于煤含水量小于35，工作面风速大于2m/s以及采煤机穿梭式工作时。喷咀入口水压12mpa。同时为防止喷咀堵塞，不宜小于1 mpa。要根据管路的远近及管路的弯曲段数目等，在井下进行实际调整，保证喷咀入口水压12mpa（观看水压表或水的雾化情况）。= = 950.0420/60=316.5 （2-17）式中：-采煤机生产率，950.04-单位耗水量，煤质为无烟煤取20为宜值对于具体的工作面，可按采煤机最大实际生产率（前面已说明）计算，一般单位耗水量的确定与煤层条件有关。可按表2.5来选取。固可以根据计算耗水量查表2.6来选择喷雾泵。表2.6 xpb型喷雾泵技术特征型号额定压力额定流量电机功率外形尺寸mpakwmmxpb250/555.5250301680800700xpb200/555.5200301680800700xpb160/555.5160221680800700xpb120/454.5120132000850755由煤质条件和计算数据可知，需选用大流量喷雾泵，固xpb250/55喷雾泵为宜2.9.2 mg400/930-wd喷雾冷却系统组成来自喷雾泵站的水通过水阀组件的进水口进入采煤机，要求进水压力7mpa，流量320l/min，进入水阀组件的水通过阀内的过滤器后分两路：一路在阀内分两支路，分别将水送到左、右滚筒 ，用于滚筒的内喷雾，左、右滚筒的水量可调节。另一路通过阀内的减压阀后分两路。一路又分两路，一路水进入牵引传动冷却器对牵引传动箱进行冷却，之后进入泵站电机，对泵站电机冷却后再进入油箱冷却器，对油箱进行冷却后进入牵引电机，对牵引电机进行冷却后通过固定在摇臂上的喷雾块将水喷向煤壁；另一路水进入摇臂里冷却器，对截割部进行冷却后再进入截割电机，对截割电机进行冷却后通过固定在摇臂上的喷雾块将水喷向煤壁。另一路水又分三路，一路水进入控制箱和高压箱，对开变频器和变压器进行冷却后通过固定在摇臂上喷雾块将水喷向煤壁；另一路水进入牵引传动部冷却器，对牵引传动进行冷却之后再进入牵引电机 ，对牵引电机冷却之后 ，通过摇臂上的喷雾块喷向煤壁；第三路水进入截割传动冷却器，冷却了截割部之后再进入截割电机，之后通过摇臂上的喷雾块将水喷向煤壁，详见图2.7图2.7 2.10 采煤机的稳定性mg400/930-wd系列采煤机采用交流变频调速，用摆线轮-销轨无链机构牵引。采煤机操作点设置在机身中间及两端，可直接操作按钮或把手，也可用无线电发射器随机操作。mg400/930-wd型采煤机是左右滚筒、左右摆臂减速箱、左右截割电动机、大框架、行走部箱、左右调高泵站、冷却喷雾系统。电控箱、变频器、变压器及各种辅助装置等组成。主要特点是：(1)截割部电动机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消了螺旋伞齿轮传动和结构复杂的通轴，使机身长度缩短。(2)所有的截割反力、调高油缸支撑反力和牵引的反作用力均由大框架承受，而电控箱、左右调高泵站等均不受外力，不仅外形尺寸减小，而且可靠性提高。(3)用来支撑、安装各部件的托架采用框架结构，取代了传统采煤机的平板式托架。大框架由三段组成，它们之间用强度液压螺栓副联接，结构简单、强度大、可靠性高且便于拆装。(4)每个主要部件都是可以单独从大框架中由老塘侧或煤壁侧抽出，不必拆东其他部件，固更换共方便，易于维修。(5)采用交流变频调、摆线轮-销轨无链机构牵引机构系统，体积小、调速范围大、牵引速度和牵引力大、故障少，能适应高产高效工作面的要求。(6)调高液压系统采用集成阀块，管路少、维修方便。(7)行走箱为独立的箱体，配套多种槽宽的输送机时，只需选用行走箱及改变煤侧壁的滑靴即可，而主机不变。(8)变频器设置在行当内，冷却条件好，能防止因振动而带来的不良影响，提高了可靠性。综上所述特点，可知mg400/930-wd系列采煤机稳定性是比较好的。3 第三章 刮板输送机选型3.1 初选刮板输送机3.1.1 刮板输送机的选型原则刮板输送机应能保证工作面落煤生产能力的需要，选择刮板输送机、转载机和带式输送机等都应以工作面最大生产能力乘以1.2的不均衡系数作为基数。同时刮板输送机承担着直接从采煤工作面运煤的艰巨任务，因此，刮板输送机选择的合适与否，直接影响着煤炭的运输与生产。选择刮板输送机要考虑以下内容：（1）刮板输送机与采煤机的配套。要求刮板输送机的输送能力不小于采煤机的理论生产率；要求刮板输送机的结构形式必须与采煤机结构相配套。（2） 刮板输送机与液压支架相配套原则。要求刮板输送机的结构形式要与液压支架架型相匹配；要求刮板输送机的溜槽长度要与液压支架的中心距相匹配；刮板输送机溜槽与支架推移千斤顶连接装置的间距和结构匹配。（3） 要根据链子负荷情况决定链子数目，结合煤质硬度选择链子结构型式。煤质较硬、块度较大时优先选用双边链；煤质较软时可选用单链和双中心链。（4） 输送机槽的结构，一般应选用开底式，封底式主要用于底板较松软条件。当前高产高效综