综合机械化采煤工作面 机械选型设计.doc

综合机械化采煤工作面机械选型设计 （2011-2012学年第一学期） 班 级：235435235 学 号：235455姓 名：RYANBINGHAN指导老师22222012年1月7日 目 录第一章 绪论1 第一节 设计题目、任务和要求、设计条件 1.1 第二节 综采工作面参数及选型原则1.2第二章 滚筒采煤机的选型2第一节 对采煤机械的基本要求2.1第二节 初选采煤机2.2第三节 设计选用采煤机参数2.3第四节 采煤机生产率的计算2.4第五节 滚筒直径与截深2.5第六节 牵引力2.6第三章 支护设备的选型3第一节 支护设备的用途和种类3.1第二节 确定架型3.2第三节 支架选择内容3.3第四节 支架型号的确定3.4第五节 性能验算3.5第四章 输送设备的配套选型4第一节 刮板输送机的选择4.1第二节 转载机的选择4.2第三节 可伸缩胶带输送机的选择4.3第五章 采煤设备的配套性能5第一章 绪论第一节 设计题目、任务和要求、设计条件设计题目：综采工作面机械化设备选型设计的目的和要求：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。包括：方案选择；正确的进行分析计算；搜集和查阅有关图纸；根据课题设计需要进行必要的实验、测试和经济核算；绘制出符合国家标准的图样；编写设计说明书；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：综采工作面配套设备由采煤机、支护设备、刮板输送机等设备组成.所谓综采工作面配套设备的选型含义,系指依据煤层赋存和矿井生产技术条件,可获得良好使用效果而实际选用的综采成套设备。 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。采煤工作面中，采煤机、刮板运输机和支护设备（液压支架或单体支柱于顶梁）等组成一个采煤机的有机整体来实现采煤工艺的哥哥工序，他们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响采煤工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。 因此，为了正确的选择采煤机组各种设备的形式，不仅要看它们各自能否满足采煤工艺的要求，同时也要注意它们之间的配套性能，特别要把工作面“三机”“采煤机、刮板输送机、液压支架”配套搞好，否则综采生产将无法进行，勉强生产也获得不了好效果。第二节 综采工作面参数及选型基本原则本次综采工作面的基本参数选定为原始参数第一组：工作面长：160m；倾角：20；煤层平均厚度：2.5m；顶板中等稳定；截割阻抗：A=230N/m；煤的坚硬度系数：f=3.5。选型基本原则： 综采工作面三机配套方案：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。同时满足设备性能要求输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配,如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构,电缆及水管的拖移方法以及是否连锁控制等。输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。采煤机的采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相适应,而其截深应与支架推移步距相适应。详见下图： 液压支架、采煤机、刮板输送机几何关系示意图其计算公式为: 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第二章 滚筒采煤机的选型第一节 对采煤机械的基本要求 对采煤机械的基本要求是高效、经济、安全。具体要求是：1.采煤机械的生产率应能满足采煤工作面的产量要求2.工作机构能在所给煤层力学特性（硬度、截割阻抗）的条件下正常截割、装煤效果好、落煤块度大、煤尘少、能耗低。3.能调节才高，适应工作面煤层厚度变化；能自开缺口。4.有足够的牵引力和防滑、制动装置，能在所给煤层倾角下安全生产；牵引速度能随着工作面条件的变化而调节，其大小能满足工作要求。5. 此，要求采煤机械的性能必须可靠，维持正常工作所必需的各种消耗（动力、液压油、防滑油、易损件等）应较低。第二节 初选采煤机 采煤机选型原则通常是要符合煤层赋存条件，满足对生产能力的要求，以及与刮板输送机和液压支架的匹配要求。并结合以下四点依据，确定采煤机的选型：1. 根据煤层厚度选择采煤机械给出的设计参数中煤层平均厚度为2.5m，属于中厚煤层，可选用双滚筒采煤机。2. 根据煤的力学性质选择采煤机械煤的力学性质主要包括煤的坚硬度系数f、抗压强度、截割阻抗A、韧性、层理和节理的发育情况、夹石含量及分布等。这些因素关系到选择采煤机械的工作机构形式和采煤机械的功率大小。3. 根据煤的坚硬度系数f和截割阻抗A，将煤分为三类：a. 软煤f1.5，A180N/mm;b. 中硬煤f1.53.0，A180240N/mm;c. 硬煤f3.0，A240360 N/mm。各种刨煤机最适合开采软煤，特别是脆性软煤；韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式采煤机；脆性总硬煤宜选用中等功率的滑行刨煤机；硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机。滚筒式采煤机可以截割各种硬度的煤。设计参数中A=230N/m、f=3.5，属于偏硬一些的中硬煤，因此，滚筒采煤机宜选用中等偏大功率。4. 煤层倾角对选择采煤机械的影响。根据开采技术特点将煤层倾角分为三类：025为缓倾斜煤层；2545为倾斜煤层；4590为急倾斜煤层。倾角小于12对机械化开采最为有利，可由于设计条件中倾角为20，一般对于实际则开始考虑采煤机的防滑问题。因此，本次选用采煤机可用也可不用设置防滑装置。5. 顶底板性质对选择采煤机械的影响。顶底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备的选择，因此，选择采煤机时应同时考虑选择何种支护设备。例如，对于不稳定顶板，控顶距应当尽量小，应选用窄机身采煤机和能超前支护的支架；若底板松软，则不宜选用拖钩式刨煤机、底板支撑式爬底板采煤机和混合支撑式爬底板采煤机，而应选用靠输送机支撑和导向的滑行刨、悬臂支撑式爬底板采煤机、骑溜子工作的滚筒式采煤机和对底板接触比压小的支架。第三节 设计选用采煤机参数综上所述，可选用MG400/920-WD系列采煤机，该采煤机的外观、简介以及基本参数如下：MG400/920-WD型交流电牵引采煤机是国产功率最大的电牵引采煤机，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24m倾角小于21，煤层硬或中硬的煤层综采。该行走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。1. MG400/920-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。附表同种类型采煤机对比表【1】MG400/920-WDMG400/985-WD该机的结构布置与MG400/985WD型采煤机基本相同，取消了破碎机构。其主要技术参数也相同，不同之处是：1.供电电压（V） : 3300；2.牵引电机型号 ：YBQYS50（比985多5KW）；3.截割电机型号：YBCS4400；4.泵电机型号 ：YBRB20； 5.总装机功率（KW）：920；（其中两个截割电机2400KW，两个牵引电机250KW，一个泵电机20KW，总装机功率240025020=920KW）6.主电缆型号 ：UGFP37012544（一根外径65）7.最大不可拆卸的部件为电控箱，其尺寸和重量分别为：长宽高（MM）： 29001380925重量（T）： 9.58.两滚筒水平中心距（M）：10.69.两摇臂回转中心距（M）：6.4810.两行走轮跨距 （M）：4.85与MG400/985-WD采煤机的不同特点为：1.交流变频调速系统采用瑞士ABB公司生产的ACS600系列变频器，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。这时操作站只能完成摇臂的开降功能，开停牵引用变频 控制盘控制。4.该机可安装哑铃销，可彻底解决螺丝松动问题。1.采 高（M）：1.93.75（配2M滚筒)；2.适应倾角（）：15 ；3.煤质硬度 : F4； 4.机面高度（M）： 1.5；5.过煤高度（M）： 0.655 ； 6.机 重（T）： 557.牵引速度(M/MIN)：7.12/12 8.69/14.2；8.牵 引 力（KN）： 620/360 506/304；9.截 深（M）： 0.63 0.8；10.滚筒直径 （M）： 1.6 1.8 2.0；11.电 压（V）： 1140；12.卧 底 量 （M）： 0.3260.526（1.6M滚筒为0.326 、2.0M滚筒为0.526）；13.滚筒水平中心距（M）： 10.2； 14.摇臂回转中心距（M）： 6.08；15.最大生产能力 （T/H）： 2033；16.牵 引 形 式 ： 机载交流变频调速销排式或链轨式无链牵引；17.调高泵型号： A2F28RP4 泵电机型号： YBRB18.5；18.截割电机型号： YBCS2400； 19.牵引电机型号： YBQYS45；20.主电缆型号：UCEP312012546（两根）；21.配套开关型号： DQZBH400/1140（两台）；22.供水管型号：KJR38100/L； 电缆夹型号： C型； 23.最大不可拆卸部件是电控箱，其尺寸及重量为： 长宽高（MM）： 25001380890；24.重量（T）： 7.8 装机 功率 （KW）： 985（其中两个截割电机2400KW，两个牵引电机245KW，一个破碎电机75KW，一个泵电机18.5KW，共计24002457518.5985KW）25.配套运输机： SGZC880/800；SGZ880/800 ；26.超级链轨2000（英国）；27.LW11200800/600（英国）第四节 采煤机生产率的计算由采煤机可得，理论生产率=602.50.637.121.35=908.33t/h，式中 理论生产率，t/h； 工作面平均才高，m； 滚筒有效截深，m； 在给定条件下可能的最大牵引速度，m/min； 煤的密度，一般为1.31.4，t/m3。技术生产率=908.330.6=545.00t/h式中 技术生产率，t/h； 1采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般为0.50.7，式中为0.6；实际生产率=545.000.625=340.63t/h式中 实际生产率，t/h； 采煤机在实际工作中的连续工作系数，一般为0.60.65，式中为0.625。第五节 滚筒直径与截深1. 滚筒直径单滚筒采煤机一次采全高或薄煤层双滚筒采煤机：D=Hmin（0.10.3）Hmin=A-h/2+L sinmin+D/2中厚煤层使用的单滚筒采煤机：D=（0.550.6）HmaxHmax= A-h/2+L sinmax+D/2式中 A用户在选定机面高度，m；D滚筒直径，m；H电动机高度，m；L采煤机摇臂长度，m；max摇臂向上最大；min最小摆角。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：D2/1Hmax式中 D滚筒直径，m； Hmax最大采高之，m。2. 滚筒宽度B由于有效截深影响采煤机生产能力，因此合理选择滚筒宽度很重要。目前综采多数截深采用0.6m因此所选滚筒宽度B=630mm。薄煤层及大功率采煤机也可根据实际情况增大到800-1000mm。当顶板条件较差时，也可减小到B=500mm。目前国际上大功率采煤有加大滚筒宽度到1000mm趋势，以提髙生产能力。3. 截深采煤机截割机构（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，大功率采煤机可取0.75m左右。第6节 牵引力牵引力取决于煤质硬度、采高、牵引速度、煤层倾角、机器质量以及导向装置的结构和摩擦系数等因索。由于影响因索太多，目前还没有准确的计算方式。 1. 采煤机理论牵引力 P=1.34600x9.8(sina+0.18xcosa)+400= 69673N 式中采煤机移动时，在导向部分产生的附加阻力系数，一般取：1.3-1.5；M 采煤机质量，kg；g 重力加速度，g=9.8m/a 煤层倾角；f摩擦系数，采煤机输送机工作时，f=0.18-0.25；爬坡工作时,f=0.3-0.4; Rq滚筒上截尺的总平均牵引阻力。由于截齿的总平均牵引阻力Rq影响的因素太多，理论与实际会有较大的出入，因而影响计算准确性。目前在设计中均采用经验总结数据如类比方法简单迅速地确定牵引力与功率。 2. 实践经验确定牵引力综合国内外采煤机的技术参数，一般牵引力为机器重力的1.21.5倍，下限适用于缓倾斜中厚煤层工作面或薄煤层工作面，上限适于倾角较大或煤层较厚的工作面。 3. 实际牵引力验算 采煤机使用过程中，有时需要对現有采煤机的实际牵引力进行验算，以确定牵引力不足的原因井采取相应措施。 图2.2 牵引部传动系统验算时，先按图2.2画出该采煤机由原动机M（牵引电动机或液压马达）经减速器及到驱动轮（链轮或齿轨轮）的传动系统图，并查得减速器R中各齿轮的齿数及驱动轮的节画直径D0，然后即可按下式确定采煤机的实际牵引力： =560kN (2-12)式中 ： 原动机的输出转矩，； 减速器的总传动比，可按照传动系统求得； 减速器的总机械效率，可根据齿轮精度及级数确定值； 牵引机构的机械效率，对链引取为0.95，对销轮齿轨为0.90-0.92，对齿轮销轨为0.90-0.92； 驱动轮节圆直径，mm。 常用采煤机牵引力及其相关参数见各采煤机技术特征表。随着牵引速度及小时生产能力的提高，采煤机牵引力也越来越大。这样，一方面扩大了采煤机对各类煤层开采条件的适应性，另一方面对各传动元件的可靠性（或称强度裕度）也提出更髙的要求。 4. 防滑设备 骑在输送机上工作的采煤机，当煤层倾角大于10时，就有下滑的危险。特别是链牵引采煤机向上工作时，一旦断链，就会造成机器下滑的重大事故。因此，煤矿安全规程规定：当倾角大于10时，应设防滑装置。防滑杆：最简单，这种防滑装置只用于中小型采煤机上。抱闸式：结构比较复杂，不易调整，现并不常用。制动器：目前大多数的采煤机都设有这种装置（采煤机自带）。即防止采煤机下滑，又能防止“回链敲缸”，同时能起到低压保护作用。对于链牵引采煤机，不能防断链下滑。液压安全绞车：它可与各种采煤机配套使用，在一定的煤层倾角范围内防止下滑及断链跑车事故，保障人身设备安全。配用本绞车后又可起辅助牵引作用，补充采煤机牵引力不足，更好地发挥采煤机的作用。这种设备愈来愈广泛地被使用。 5.采煤机允许的最大牵引速度 采煤机截煤时，牵引速度越高，单位时间内的产煤量越大，但电动机的负荷和牵引力也相应增大。为使牵引速度与电动机负荷相适应，牵引速度应能随截割阻力的变化而变化。当截割阻力变小时，应加快牵引，以获得较大的切屑厚度，增加产量；当截割阻力变大时，则应降速牵引，以减小切屑厚度，防止电动机过载，保证机器正常工作。为此，牵引速度应是无级的，至少是多级的，并且能随截割阻力的变化自动调速。目前，双滚筒采煤机的最大截割牵引速度可达1012m/min；有的采煤机最大牵引速度高达1820m/min。截煤时，牵引速度一般不超过56 m/min，而较大的牵引速度只用于调动机器和装煤。选择工作牵引速度时，首先应考虑采煤机的生产能力应与采区运输设备的运输能力相适应，以便使采下的煤能顺利地运出去；此外，还应考虑采煤机的负荷，以免机器过载。采煤机的生产能力Q（单位：t/h）计算公式为: Q=60HBuqr =60x3.7x0.6XvQx1.2=2033 t/h 则牵引速度uq（单位：m/min）公式为： 式中 H采煤机采高，m；B采煤机截深，m；r煤的密度，一般为1.21.4t/m3另外，选择牵引速度时还应考虑滚筒截齿的最大切削厚度。对于一定的滚筒转速和允许的截齿切削厚度，可用下面公式求出允许的工作牵引速度 Vq=8.7m/min 式中 t采煤机允许的截割切屑厚度，mm；m滚筒每一截线上的截齿数；n滚筒转速。第三章 支护设备的选型第一节 支护设备的用途和种类在回采工作面中，为了保护工作面内机器和人员的安全生产，要对顶板进行支撑和管理，以防止工作面空间的顶板冒落。回采工作面使用的使用的支护设备有金属摩擦支柱、单体液压支柱和自移式液压支架。它们与采煤机和工作面输送机分别组成“普采”、“高档普采”和“综采”设备。液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它使支架的支撑、切顶、移架和输送机推移等工序全部实现了机械化。因而大大地改善了回采工作面的工作条件、降低了人们的劳动强度，有效地增加了摇动安全性，使工作面的产量和效率得到了很大的提高，并为工作面的自动化创造了条件。但液压指教对煤层的地质条件要求较高，初期投资较大。第二节 确定架型 正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。在具体选择架型的时，首先要考虑煤耗层的顶板条件，它是选择支架架型的依据。煤层厚度根据我国煤层赋存的特点，当厚度超过2.5m、顶板有水平推力时，应选用抗水平力强的支架，一般不宜选用支撑式支架。当煤层厚度在2.52.8m以上时应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。煤层倾角煤层倾角在1015以上时， 支架应有防滑和调架装置； 当倾角超过18时，应同时具有防滑和防倒装置。底版强度支架底座对底板的接触比压应小于底板的允许比压，允许比压与底板的岩石性质有关，对于砂岩底板，其值一般为1.962.16Mpa，软底板为0.98Mpa左右。接触比压与具体支架有关，选型时应验算接触比压值。瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面，应优先选用通风断面大的支撑式和支撑掩护式支架。地质构造断层十分发育、煤层厚度变化大、顶板允许暴露面积和时间分别在58m和20min以下时，暂不宜采用综采设备。设备成本能同时允许使用几种架型时,应优先选用价格便宜的支架.在一般情况下,支撑式支架最轻,造价也最便宜.而支撑掩护式支架最重最贵.此外,对于对于特定的开采要求,应选用特种支架.如厚煤层分层开采时选用铺网支架,冒落法开采时选用放顶煤支架,工作面端头支护选用端头支架,等等。由以上依据和设计条件提供的数据可初确定为ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架。第三节 支架选择内容液压支架的工作原理和过程升架: 操纵手动换向阀,使得液压油进入缸体下腔,上腔回油,立柱逐渐上升(初撑阶段),处于增阻阶段。增阻阶段,下腔压力上升,一直达到安全阀调定压力。降架: (为推移架做准备)操纵手把,立柱上腔进压力油,下腔回油(液控单向阀),立柱下移。移架：操纵手动阀，溜子为支点，移架，然后紧接着升架。推溜：支架为支点，推溜。图：支架工作特性曲线初撑力Pc初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。一般取初撑力为0.60.8倍的工作阻力。在此我们取0.8倍的工作阻力计算如下：20830.81666.4kN。工作阻力P有效工作阻力与支架工作阻力的比值,称为支架的支撑效率.;在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力P应为:P=Q/ (MPa)移架力和推溜力移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。第四节 支架型号的确定根据设计参数，可以求出支护的强度q：=0.55Mpa式中 作用于支架上的顶板岩石系数，一般取58。顶板条件好、周期来压不明显是时取下限，否则取上限； 采高，m； 顶板岩石密度，一般为2.3103kg/m3；故综合各方面因素，选用ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架：该支架的外观如图图：ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架表：ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架主要技术特征序号项目单位数值1支架最小/最大高度mm1700/35002支架中心距mm15003支护强度Mpa0.744对地板比压kpa2105支架初撑力kN39466工作阻力kN40007操作方式/本架8泵站压力Mpa329推移步距mm60010支架尺寸mm52201430450011支架重量t10.5第5节 性能验算 1.底板比压 顶板压力是通过顶梁、支柱传到底板的，如底板的抗压如强度小于支架所要求的抗压强度，则支架底座会被压如底板。因此，合理的选择支架对底板的最大比压（支架技术特征表中可查），是支架选型中一个很重要的指标，特别对于底板松软的工作面更为重要，必要时应进行测定和计算。计算公式如下： 式中： -实测底板的最小抗压入强度，kg/cm2；-底板载荷集中系数，一般取3；-洒水影响系数，一般取1.21.6；-支架对底板的最大比压，kg/cm2。可由支架特征表查得，若查不到也可计算。的计算：1）平均接触比压：若正压力正好通过底座的形心，且底座为刚性，则接触比压在整个接触面积上是均匀分布的。它的平均接触比压为：= =4400/5220x1430=5.89 式中： -支架工作阻力；-底座与底板的接触宽度；-底座与底板的接触长度；（2）最大接触比压：实际上，支架底座对底板的正压力并不通过底座的形心。如图3.3所示底座正压力作用点的位置。底座正压力作用点的位置可按下述公式求出：=（+）+tg 式中： -正压力作用点到底座前端的距离；-底座与底板的接触长度；-的作用点到O点水平距离；-底座后端到O点的水平距离；-支护高度；-顶梁与顶板的摩擦角f =tan=0.10.3。 正压力作用点位于接触长度前半段时：当时：接触比压分布图形为三角形，如图3.4a所示。最大接触比压数值为：=2 当时：接触比压分布图形为梯形，如图3.4b所示，最大接触比压数值为：= 2正压力作用点位于接触长度后半段时：最大接触比压位于底座后端与底板的接触点处。接触比压分布图形与前面所述相似，如图3.4c和d所示。的计算类同上述情况，只要将式中用代替即可。若（）确定不下来，可按=2来验算。2.工作阻力（支护强度）和初撑力的验算对于掩护式和支撑掩护式支架、立柱，多为倾斜布置。因此，工作阻力和初撑力随支架的工作高度的不同而不同。高度大，支撑力大，支架的技术特征大多给出的是最大值（在最大高度下）。为此，对于立柱倾角比较大时，需验算该支架用于这个采高下的工作阻力和初撑力，即：所选定的支架在H采高时的支撑力（支护强度）计算值。当然若使用高度与支架本身的最大高度相差不多或立柱倾斜角较少时，可以不用计算。3. 顶板覆盖率支架顶梁对支护面积的覆盖率为 (3-18)=1.4x3.375/（3.375+0.3）（1.4+0.1）x100%86%式中： -覆盖率；-顶梁宽度，m；-支架间距，m；-顶梁长度，m；-梁端距，m；由侧护板的支架取0.1m，无侧护板的支架取0.10.2m。-覆盖率应符合顶板性质的要求，一般不稳定顶板不小于85%95%；中等稳定顶板不小于75%85%；稳定顶板不小于60%70%。同时在液压系统设计计算结束后，需要量对所设计系统的技术性能进行验算，判断设计质量，即以便调整设计参数及方案。第四章 输送设备的选用第一节 初选刮板输送机 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。当前高产高效综采工作面选用的输送机槽均为铸造、封底式。溜槽宽度尺寸应尽可能选用通用尺寸，并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸相匹配。（5） 在传动装置布置方式、电动机台数和铺设长度方面，综采工作面刮板输送机通常采用多电机驱动，一般24台，应优先选用双电机双机头驱动方式。为了便于采煤机工作，应尽量将传动装置布置在采空区一侧。当顶板条件较好，为了供电方便，也可选用单机头双电机布置方式。采用多台电机驱动时，为了均衡各电机之间的负荷，一般在传动装置中使用液压偶合器。电机功率大小及台数应根据工作面倾角、输送机铺设长度及输送量大小而定，输送机铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素确定。（6） 为了配合滚筒采煤机斜切进刀不开切口，应优先选用短机头和短机尾，但机头架和机尾架中板的升角不宜过大，以减少通过压链块时的能耗。（7） 与无链牵引的采煤机配套时，机身附设结构型式相应的齿条或销轨与采煤机的行走轮齿相咬合。为了配合采煤机有链牵引或钢丝绳牵引的需要，在机头和机尾部应附设采煤机牵引链的张紧装置及其固定装置。此种牵引方式很不安全，现已很少采用。（8） 为了防止重型刮板输送机下滑，应在机头机尾安装防滑锚固装置。（9） 刮板输送机溜槽两侧应附设采煤机滑靴或行走滚轮跑道，为防止采煤机掉道，还应设有导向装置。在输送机靠煤壁一侧附设铲煤板，以清机道的浮煤。此外，为了配合采煤机行走时能自动铺设拖移电缆和水管，应在输送机靠采空区一侧附设电缆槽（一般与挡煤板制成一体）。（10） 刮板输送机的选型原则和要求详细可见表4.1。表4.1 刮板输送机的选型原则和要求选型的条件与匹配选型说明按采煤工艺方法1.大采高工作面一般生产能力较高，应选用输送能力较大的刮板输送机，如900t/h以上,以满足高产高效的要求2.放顶煤开采使用中、低位放顶煤液压支架时，后部输送机应选用与放顶煤支架相匹配的放顶煤刮板输送机，这种输送机的中部槽只有简单的挡煤板，无电缆架3.应根据工作面设计的长度配置输送机，尽量使输送机的长度与工作面长度一致，根据需要配置传动装置与电动机功率4.对仰采和俯采工作面宜选用较宽的中部槽，以增加采煤机的稳定性，避免采煤机向采空区或煤壁倾斜按煤层赋存条件1.对薄煤层应选用薄煤层刮板输送机或与爬底板采煤机相匹配的刮板输送机2.对软底板、软煤质应采用封底溜槽，以减少推移输送机的阻力3.对较硬煤质条件且生产能力较小的工作面宜选用敞底式溜槽、边双链刮板输送机，因为其结构比较简单4.对倾角较大的工作面应在机头、机尾选用锚固装置，在中间增设防滑千斤顶的装置，中部槽间选用高强度连接装置按采煤机械的匹配要求1.刮板输送机的输送能力必须与采煤机或刨煤机的生产能力相匹配，应使输送机的输送能力等于或大于采煤机或刨煤机的生产能力。2.为了配合滚筒采煤机自开切口，应优先选用短机头和短机尾，但机头架和机尾架中板的升角不宜过大，以滅少通过压链块时的能耗。3.为了配合有链牵引或无链牵引的需要，在输送机机头和机尾部设采煤机牵引链的张紧装置及其固定装置，而与无链牵引的采煤机配套时，机身应附设结构型式相应的齿条或销轨，与采煤机的行走轮齿相啮合4.为了配合采煤机双向往复采煤的需要，在输送机靠煤壁一侧应设铲煤板，以清理机道浮煤5.为了防止采煤机掉道，在溜槽上应设有导向装置6.为了配合采煤机行走时能自动铺设拖移电缆和水管，应在输送机采空区一侧附设电缆槽7.开采较薄煤层配用骑溜式采煤机时，究采用边双链式、封底溜槽和矮平机头、机尾按液压支架的匹配要求1.刮板输送机溜槽及其挡煤板座结构应与液压支架的架型相匹配，如插腿式、非插腿式2.刮板输送机溜槽的长度应与支架的宽度相匹配3. 刮板输送机溜槽及其挡煤板座与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距及连接方式相匹配4.配放顶煤液压支架时，应考虑输送机在架前、架中或架后连接的位置与转载机的匹配1.刮板输送机与转载机机尾的连接方式和卸载方式要匹配2.采用端卸式或侧卸式机头的结构及布置方式均应与转载机匹配输送机自身的结构1.综采工作面刮板输送机必须是可弯曲自移式2.要根据链子的负荷情况决定链子的数目，结合煤质硬软情况选择链子的结构形式（单链、边双链、中链或准边双链）煤质较硬、块度较大时，优先选用双边链，煤质较软时，可选用单链或中双链3.在传动装置布置方式、电动机台数方面，应采用平形布置、多电动机驱动，一般2-4 台，应优先选用双电动机双机头驱动方式。为了便于采煤机工作，应尽量将传动装置布置在采空区一侧4.电动机宜优先选用双速电机，以改善电网的条件、简化传动