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摘 要
国内薄煤层开采在许多矿井中都面临着很多的问题，而朔里矿区也是如此。随着矿井可采储量的日益枯竭，薄煤层的开采问题已越来越突出。 由于开采设备原因，对于1.3～1.5m的较薄煤层开采，机械化程度普遍不高，其生产效率也比较低。薄煤层开采制约了下序其它煤层的开采速度，直接影响着 矿井高产高效生产。较薄煤层使用大架型机械设备进行开采，不仅开采成本增高，而且顶板常会被切割，导致煤炭灰分增高，甚至资源不能得到回收。
目前国内的薄 煤层综采技术，尤其是综采机械化装备配套技术还很不成熟，正处于探索阶段。对于大倾角较薄煤层综采方面的现场技术实践就更少了， 其理论研究工作也相对薄弱。根据我们朔里矿业的自然资源情况，有些就属于大倾角薄煤层。因此，积极探索机械化开采途径就很有必要。
本课题分析的在机械式采煤机基础上改成液压式的采煤机。主要进行了液压式俯采采煤机总体方案设计，液压式俯采采煤机截煤部结构设计，液压式俯采采煤机牵引部结构设计及计算。
关键词：煤层；开采；机械式；液压式
ABSTRACT
The thin coal seam mining are facing a lot of problems in many mines, and Shuoli kaolin and so. With the increasing depletion of the mine recoverable reserves, mining of thin coal seam has been more and more prominent. Because of mining equipment, for 1.3 ~ 1.5m of thin seam mining, the degree of mechanization is generally not high, the production efficiency is low. Thin coal seam mining restricts the speed of order other coal mining, directly affects the high production and high efficient mine. The thin coal seam with large mechanical equipment for mining, not only the mining cost increased, and the roof is often cut, resulting in coal ash content increased, and even the resources can not be recovered. Thin seam mining technology in China at present, especially the fully mechanized mining equipment technology is not very mature, is in the stage of exploration. For the practical field large inclination of thin seam mining area is less, the theoretical research is relatively weak. According to the mining of natural resources of our moon, some belong to the thin coal seam with large inclined angle. Therefore, it is necessary to explore the positive mechanized mining method.
Analysis on the mechanical coal mining machine based on the change of the coal mining machine hydraulic. Mainly to the overall scheme design of hydraulic shearer underhand, shearer cutting structure design of hydraulic bent mining, hydraulic down coal shearer structure design and calculation.
Keywords: coal seam; mining machinery; hydraulic;
目 录
第1章 绪 论 - 1 -
1.1 采煤机国内外研究现状 - 1 -
1.2大倾角薄煤层开采技术及设备概述 - 2 -
1.2.1 概述 - 2 -
1.2.2 选择合适的综采配套设备 - 2 -
1.2.3 回采技术工艺 - 3 -
1.2.4 支架和运输机防倒滑措施 - 3 -
第2章 液压式俯采采煤机总体方案设计 - 5 -
2.1 采煤机牵引部液压系统得特点 - 5 -
2.2 设计参数 - 5 -
2.3 主油路系统 - 5 -
2.4 调速及换向回路 - 7 -
2.5 保护系统 - 8 -
2.5.1 电动机功率过载保护 - 8 -
2.5.2 高压保护 - 8 -
2.5.3 低压欠压保护 - 8 -
2.5.4 停机油泵自动回零保护 - 8 -
2.5.5 闭式系统充油排气 - 9 -
第3章 液压式俯采采煤机截割部结构设计 - 10 -
3.1 截割部概述 - 10 -
3.2 截割部特点 - 10 -
3.3 齿轮传动的设计计算 - 10 -
3.3.1 第一传动组齿轮设计计算 - 10 -
3.3.2 第二传动组齿轮设计计算 - 20 -
3.3.3 第三传动组齿轮设计计算 - 27 -
3.4 截一轴及其轴承寿命验算 - 35 -
3.4.1 求轴上的载荷 - 35 -
3.4.2 校核该轴的强度 - 37 -
3.5 截二轴的详细校核 - 37 -
3.5.1 求轴上的载荷 - 37 -
3.5.2 校核该轴的强度 - 39 -
3.6 截三轴的详细校核 - 39 -
3.6.1 求轴上的载荷 - 39 -
3.6.2 校核该轴的强度 - 41 -
3.6.3 轴承寿命的验算 - 42 -
第4章 液压式俯采采煤机牵引部结构设计 - 43 -
4.1 牵引部传动系统的分析 - 43 -
4.2 各级齿轮的传动比的确定 - 43 -
4.3 主油泵和马达的计算 - 43 -
4.4 回路泵的选择 - 47 -
4.5 采煤机牵引部液压控制元件的选择 - 48 -
4.6 牵引部液压系统的压力损失验算 - 50 -
4.7 牵引部液压系统得温升验算 - 51 -
4.8 牵引部辅助装置液压传动系统 - 52 -
总 结 - 54 -
参 考 文 献 - 55 -
致 谢 - 56 -
第1章 绪 论
1.1 采煤机国内外研究现状
机械化采煤开始于上世纪40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。但是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，所以生产率受到一定的限制。
50年代初期，英国、联邦德国相继生产力滚筒采煤机、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的发展。由于当时采煤机上的滚筒式死滚筒，不能实现跳高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。这样，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通机械化水平。虽然载1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。
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，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别式1964年第三代采煤机——双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性——高校、高产 、安全和经济，因此各国竞相采用综采。
进入70年代。综采机械化得到了进一步发掌和提高，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掌，相继出现了功率为750～1000KW，生产率大1500T/H的刮板输送机，以及工作阻力大1500KN的强力液压支架等。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年代以来,世界各主要采煤国家,为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集中化生产的需要,积极采用新技术,不断加速更新和改进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。
目前，各主要产煤国家已基本上实现力采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。
采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高效、高产、安全、经济；向遥控及自动控制发展，以逐步过渡到无人工作面采煤；提高单机的可靠性，并使之系列化、标准化和通用化；研制后、薄及急倾斜等难采煤层的机械设备。
1.2大倾角薄煤层开采技术及设备概述
1.2.1 概述
国内薄煤层开采在许多矿井中都面临着很多的问题，而朔里矿区也是如此。随着矿井可采储量的日益枯竭，薄煤层的开采问题已越来越突出。 由于开采设备原因，对于1.3～1.5m的较薄煤层开采，机械化程度普遍不高，其生产效率也比较低。薄煤层开采制约了下序其它煤层的开采速度，直接影响着 矿井高产高效生产。较薄煤层使用大架型机械设备进行开采，不仅开采成本增高，而且顶板常会被切割，导致煤炭灰分增高，甚至资源不能得到回收。目前国内的薄 煤层综采技术，尤其是综采机械化装备配套技术还很不成熟，正处于探索阶段。对于大倾角较薄煤层综采方面的现场技术实践就更少了， 其理论研究工作也相对薄弱。根据我们朔里矿业的自然资源情况，有些就属于大倾角薄煤层。因此，积极探索机械化开采途径就很有必要。
1.2.2 选择合适的综采配套设备
1.工作面情况与薄煤层设备性能
1.1地质情况
朔里矿业回采区域内煤层赋存稳定，煤层结构单一，一些薄煤层厚度1.0～2.0m左右，断层附近煤层变化较大。煤层倾角在16～27o，局部最大可达 30o。一些煤层直接顶为粉砂岩， 中等稳定。老顶为细砂岩， 来压比较明显。不少工作面有性脆易破碎的伪顶，对开采影响较大。
1.2薄煤层机械化开采设备基本性能
目前国外已研制出一些薄煤层机械化开采设备，如乌克兰顿巴斯研制的适于开采薄煤层和极薄煤层（煤层厚0.4～1.5m）的刨煤机和螺旋钻机，波兰研制的 适用于厚1.0～1.6m、倾角小于35o薄煤层开采的KSE-360型滚筒采煤机等。对于本地区的这种情况，应用国内较薄煤层开采的液压支架， 然后再进行三机配套选型比较合适。
2.综采设备的选择
2.1采煤机
现使用的滚筒采煤机，比较适用于现代化的长壁开采 工作面。当采高低于2m时，滚筒采煤机的工作性能会受到发挥（如操作人员不能快速调转采煤机的采煤方向、工作面煤炭运输缓慢和采煤机切割速度慢等）。为适 应采高小的条件，可选用与支架相配套的MG150/355-BWD型电牵引双滚筒采煤机。其滚筒直径1.25m，截深0.6m，最大采高2.3m，装机功 率355kW。适应倾角小于25o工作面。
2.2液压支架
与普通综采支架相比的特点：支架前梁与顶梁用两根销轴刚性铰接成整体顶梁，增大了回采面的安全空间和前端支撑能力，有利于割煤， 支架运输、拆装方便；支架顶梁和掩护梁一侧安装固定侧护板，另侧安装活动侧护板，除能防止矸石窜入架内外，在调架、防倒上也具有重要作用；支架掩护梁、前 后连杆均为箱形截面结构，抗拉、抗压、抗扭能力强；支架整体刚性底座稳定性好，不易变形，与底板接触比压小；推移装置采用倒置千斤顶，增大拉架力，提高移 架速度，可有效地控制顶板；主进液、回液系统、立柱、推移千斤顶采用了大流量液压系统，提高了移架、推溜速度；架宽窄，重量轻，调高范围大，适应煤厚变化 能力强和复杂地质条件。
1.2.3 回采技术工艺
采煤机进刀方式为端部斜切进刀，割煤为双向割煤。现场应用，运输机机头机尾各伸出采面两端1m左右，以保证采煤机滚筒能割透煤壁。割煤速度应与刮板输送 机的运输能力相配套。设备运行状态良好。
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