采煤机sheji2222233(1)

1、摘 要薄煤层采煤机各主要组成部分大同小异，其区别主要在截割机构的传动和截割部上,因此合理选择薄煤层采煤机的截割部的参数，可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。本说明书主要介绍了薄煤层采煤机总体设计及截割部减速器的设计计算，该采煤机类型的选择及各主要组成部分设计，采煤机截割部主要是由一个减速箱和四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。在设计过程中，对截割部的轴、传动齿轮、轴承和联接用的花键等部件进行了设计计算、强度校核和选

2、用。本说明书主要针对主要部件进行设计计算和强度校核，设计出符合要求的薄煤层采煤机及其截割部减速器，并通过主体部将各执行机构有机的组合。关键词：采煤机；截割部；减速箱；行星轮系；传动齿轮；设计IAbstractThin seam coal miningmachine isthe major component of the same,thedifference is mainlyin thecutting mechanismof thetransmission and thecutting part,thereasonable selection of parametersof thin coa

3、l seam shearercutting unit,can improve their work performanceand reduce energy consumption than coal. This paper mainly introduces thedesign and calculation ofthin coal seamshearerandoverall design ofcutting reducer,thecoal mining machinetype selectionand main partdesign,shearer cutting unitis mainl

4、y composed of agear box andfourlevel gear transmission,cutting motoron therockingarmlateral arrangement,electrical power output by thegearand the planetary geartransmissionwiththree straight toothcylindrical,final drive rotary drum.Cutting the Department has adoptedsingle floating structure of four

5、planets,reduces the size of the structure,with large anglebends arm design,increase thespace of coal,improve theeffectiveness of the coal loading.In the design process,transmission gear,shaft,bearingand connected with theflowers and other key componentsof thecutting partof the design and calculation

6、,selection and strength check.Thismanual mainlyaccording to the maincomponents ofthe design calculation andstrength check,designed to meet the requirements of thethin seam coal miningmachine andcutting reducer,and through thecombination of eachactuatorbodywillorganic.Key words: Mining machine ;Cut t

7、he cutting department ; Gearbox ; A department of planet; Gear wheel of the transmission ; DesignII目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 采煤机发展的历史21.2 我国薄煤层采煤机的发展进程31.3 薄煤层采煤机的分类及其特点41.4 本次设计的内容及目标52 薄煤层采煤机总体设计62.1 实现采煤机基本功能的设计62.1.1 实现破碎煤壁的方案62.1.2 实现自移功能的方案72.1.3 实现装煤功能的方案82.2 实现采煤机辅助功能的设计82.2.1 可实现自动卷电缆功能的方案82

8、.2.2 可实现冷却和降尘功能的方案82.2.3 可适应煤层赋存状况变化的方案92.3 薄煤层采煤机主要技术参数的确定102.4 采煤机总体设计122.4.1 选择采煤机类型122.4.2 采煤机的总体结构142.4.3 采煤机总体尺寸的确定172.4.4 采煤机传动部分设计172.4.5 截割部传动系统设计182.4.6 采煤机牵引部概述212.4.7 摇臂结构设计方案的确定222.4.8 此设计采煤机的特点223 截割部减速器设计263.1 传动方案的确定263.1.1 传动比的确定263.1.2 传动比的分配263.1.3 各级传动转速、功率、转矩的确定283.2 齿轮的初步设计及强度校

9、核293.2.1 齿轮1和惰轮2设计及强度效核293.2.2 齿轮4和齿轮5设计及强度效核333.2.3 齿轮6和惰轮7的几何尺寸计算373.2.4 惰轮8和齿轮9的几何尺寸计算403.3 截割部行星机构的设计计算413.3.1 齿轮材料制造工艺的选定413.3.2 确定各主要参数413.3.3 几何尺寸计算443.3.4 齿轮强度验算454 轴及轴承的设计524.1 轴的结构设计及其强度校核524.1.1 轴的结构设计及其强度校核524.1.2 轴的结构设计及其强度校核564.1.3 轴的结构设计及其强度校核614.1.4 轴的结构设计及其强度校核664.1.5 轴的结构设计及其强度校核67

10、4.2 轴承的选用及其校核674.2.1 轴上轴承的选用及其校核684.2.2 轴上轴承的选用及其校核694.2.3 轴上轴承的选用及其校核694.2.4 轴上轴承的选用及其校核704.2.5 轴上轴承的选用及其校核714.3 花键的强度校核714.3.1 输入轴上花键校核714.3.2 截轴花键校核724.3.3 行星轮系花键校核725本设计的技术与经济分析746 结论75致谢76参考文献77附录A译文78附录B外文文献87V辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1 绪论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，我国薄煤层资源丰富，1.3m以下煤层可采储量约占全部可采储量的20%

11、,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。现在煤炭工业正面临着许多困难和问题，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就成为如何合理开采煤矿资源的重中之重。完成采煤工作关键在于采煤系统的技术要求，采煤系统包括工作面的落煤、装煤，将煤由工作面运往井底车场，直到提升至地面

12、。主要井巷包括采煤工作面，采区顺槽、采区上山、水平运输大巷、石门等。主要设备有采煤机、运输机械，支护设备及提升机等。掘进系统是为了保证生产的持续进行，即在当前生产同时，要开掘出新的工作面、采区及生产水平以备接替。其包括掘进工作面、矸石运至井底车场由副井提升后送至堆放地。主要设备包括掘进、支护、运输、提升等所用的设备以及风动凿岩机、空气压缩机及其管路等。通风系统由进风井巷、回风井巷、通风机和井下通风设施如风桥、风门等构成。排水系统由巷道中的水沟、水仓、水泵峒室、水泵及排水管路组成。供电系统要求不得中断、以保安全，因此供电电流为双回路，同时进入采区和回风道的电器设备都必须采用矿用防爆型，防止瓦斯爆

13、炸。辅助运输系统包括人员上下和材料，设备的运输。安全系统包括预防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火灾和水灾所需要的救治设备、设施、器材、仪表和监测系统。另外按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.6%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般531 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。由于薄煤层长壁开采有特殊问题，造成薄煤层长壁综采发展缓慢，而且开采薄煤层的矿井或工作而的经济效益多数不理想，

14、所以薄煤层开采除了要完善长壁采煤工艺和装备外，还应根据薄煤层的开采特点，发展薄煤层非长壁采煤工艺和装备。1.1 采煤机发展的历史把煤从煤层上截落下来并运出采煤工作面，这个煤炭生产的两个主要工序。使用刮板输送机实现煤的运输，而把煤从煤层截落下来并装入输送机，则是由采煤机来完成。采煤机完成了落煤和装煤的这两个主要工序，就实现了煤炭开采的机械化。20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机。这种采煤机是用截链式截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这

15、是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。首先截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其次把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。可调高螺旋滚筒采煤机或刨煤机与液压支架和可弯曲输送机配套，构成综合机械化采煤设备，使煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展发展阶段。从此，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。而且随着工况自动监测，

16、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用，现代采煤机已经发展成为高科技机电一体化产品。现行采煤机的设计基本上都采用传统的设计方法:，根据经验和以往设计实例设计人员在纸面上设计所需的产品，我国在地下开采煤矿开始应用采煤机械始于五十年代初。当时从苏联引进链式姐妹机和链式联合采煤机，并进行组织自行生产。由于这种采煤机械生产率低，没能在我国普遍推广使用。六十年代，我国从波兰引进了滚筒式采煤机，并组织自行制造同类机械。七十年代初，我国从英国、德国、波兰和法国等国家大量引进双滚筒可调高采煤机，并组织制造同类型设备，我国开始大规模研制和生产现代化采煤设备。现在我国已经能自行设计

17、和生产适合于各种煤层赋予条件的滚筒式采煤机。为了更好的发展必须加大煤炭生产机械化力度，大幅度提高煤炭生产率。使产品在投入生产之前进行优化以提高产品质量,从而缩短产品开发周期,进而降低开发成本,提高市场竞争力。1.2 我国薄煤层采煤机的发展进程我国薄煤层采煤机的研究始于60年代。60年代初,在顿巴斯-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-64型,1980年生产的MLQ-80型浅截石单滚筒采煤机,另外还有MLQ3-100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

18、淄博矿务局研制的ZB2-100型单滚筒骑输送机采煤机。ZB2-100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0214m/min,采高0175113m、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,黑龙江煤矿机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-100型双滚筒采煤机,性能良好,能自开缺口、强度高、工作可靠,在我国

19、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BMD-100型单滚筒薄煤层采煤机。进入90年代以来,为了满足厚薄煤层薄煤层作为解放层开采矿井的迫切需要,并代中厚煤层滚筒采煤机技术,1997年,由务局、煤科总院上海分院联合研制了MG200/450-BWD型薄煤层采煤机,该采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引总装机功率达450kW,其中截割功率2牵引功率225kW,牵引力400kN,牵引速6m/min。采用骑输送机布置方式,可用于110117m的薄煤层综合机械化工作面。2007年为满足淮南矿业集团薄煤层作为解放层开采的需要，天地科技股份有限

20、上海分公司、鸡西煤矿机械有限公司分别推出了装机功率更大、性能更加先进的MG320/710 WD,MG2 x 150/700 WD型采煤机。近年来，更大功率的机型MG400 /890 WD, MG2 x 200 /925等薄煤层采煤机也己获得推少一应用，这些采煤机均采用摇臂双电动机联合驱动，以达到增大装机功率、降低机面高度的目的。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。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

21、机相比,还存在较大的差距。因此我们还需要进一步的改进和更新。表1-1 我国几种类型薄煤层采煤机基本情况比较Table 1-1 several types of thin seam coal winning machine basic situation型号 采高范围/M 牵引力/KN 牵引方式 MG80/108-BWD 0.80-1.23 158 齿轮销排无链电牵引 MG100/240-BW 0.8-1.65 150 液压销排无链牵引 MG344-PWD 1.0-1.8 180 液压锚链式牵引 MG80/200-BW 0.76-1.40 150 液压销轨式无链牵引 MG200/450-BWD

22、0.85-1.5 440 液压无链式牵引 MG250/550-BWD 1.0-1.7 440 交流无链式牵引 1.3 薄煤层采煤机的分类及其特点因为受到煤层厚度的限制，薄煤层采煤机分为爬底板式和骑溜子式两类。 爬底板式采煤机，机身位于机道内，因而机面高度降低，使过煤空间高度及过机空间高度增大（240mm），这不仅改善了机器性能，而且可使采煤机在0.60.8m的及薄煤层中工作。采用爬底板布置方式，将机身主传动部分布置在输送机中部槽外煤壁侧，消除截割电动机、传动系统对机身厚度的影响，机身在煤壁侧机道内的爬底板式采煤机的工作面通风断面大，提高了工作的安全性。因此，爬底板采煤机是当前薄煤层采煤机主要的

23、发展方向。骑溜子式采煤机的机身骑在刮板输送机上，并靠其支撑和导向。当电动机功率为100KW时，电动机高度h=350mm，国美空间高度至少为C=140160mm，输送机中部槽高度为180190mm，则机面高度至少达到A=600650mm.考虑到顶梁厚度，顶板下沉厚度以及过机空间高度Y（通常Y=90200mm），则骑溜子薄煤层采煤机只能适用于0.750.95m以上的煤层（小值对单滚筒，大值对双滚筒）。如果电动机功率加大，则电动机高度相应增大，因而最小采高还要加大。1.4 本次设计的内容及目标薄煤层采煤机的型号、规格有许多,但它的各主要组成部分大同小异，其区别主要在截割机构的传动和截割部上,因此合理

24、选择薄煤层采煤机的截割部的参数，可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。选择这个题目就是要进一步熟悉薄煤层采煤机各部分的工作原理，对其进行更好的改进，并对它的截割部减速器进行细致分析设计，使其耐用并且省时省力容易装修，对滚筒式采煤机的使用经验表明只有按照根据实际需要设计的原则来设计采煤机，这样的采煤机才能在煤炭开采中满足要求。到本世纪末，我国原煤的产量必须超过十四亿吨。才能满足我国工农业生产发展的需要。为此必须加大煤炭生产机械化力度，大幅度提高煤炭生产率。这就要求我们不断开采出技术先进，高效率并且可靠的新型采煤机，不仅满足过内生产之需，而且能够在国际市场中占一席之地。原始参数：随着现代化矿井高档普

25、采工作单产水平的不断提高，对采煤机技术性能的要求越来越高，山东鄂庄煤矿根据315 采区煤层薄、断层多、顶板坚硬且易破碎等复杂地质条件构造情况现需要设计能满足生产需要的薄煤层采煤机，该采煤机采高范围0.90m1.45m；煤层倾角；截割功率280KW；滚筒转速70r/min；80r/min；滚筒直径为850mm；调高方式为摇臂调高；最大牵引力为130KN；牵引方式为电牵引。设计解决的问题：熟悉采煤机的各部分的功能与作用，对主要部件进行选型设计与计算，根据要求设计出符合要求的薄煤层采煤机及其截割部减速器，并通过主体部将各执行机构有机的组合。2 薄煤层采煤机总体设计2.1 实现采煤机基本功能的设计2.

26、1.1 实现破碎煤壁的方案其一，在滚筒表面或在螺旋旋滚而叶片上安装刀齿，滚筒随采煤机前移并后转，截齿使用铣削方法把煤从煤壁上截割下来。具体分为侧铣和端铣两种，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方便，对不同的煤层厚度的适应性好；具有自开缺口的功能等。端铣式结构是在齿冠外侧安装大截齿当齿冠自转并随采煤机移动时，截齿实现破煤功能。这种结构的特点是截齿安装的比较少， 煤的块度大，机器能耗小；实现简单，制造容易；负荷变化大，机器动特性较差。 优点:实现截落煤层还能实现装煤，水平旋转调整滚筒比较方便，对不同煤层适应性好，具有自开

27、缺口功能，垂直结构，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变化不人的巷煤层中工作。缺点:这种结构应布置于采煤机端而机身并沿其钻削空间前进，因此机身民，不能自开缺口，为保顶底板平整还必须配有截割盘，沿顶和底板截割煤层。使机器结构复杂，此外对煤层厚度的适应性小。采煤机落煤功能是采煤机第一位的功能，因此，采煤机的工作结构是其特有的结构，是其他任何机械设备所没有的独一无二的结构。在采煤机设计中，工作机构设计合适与否，对采煤机工作有很大的影响。其二，滚压式破煤结构是在螺旋筒的旋叶上和滚筒端面安装滚演盘刀当,当滚筒前移并自转时，盘刀压向煤

28、壁，其刃部的挤压和剪切作用达到破没的目的。这种结构的优点在于，彩霞煤的块度大，煤尘明显低；机器能耗小；盘刀寿命长。缺点在于机构复杂，成本高。采煤机的落煤功能是采煤机的第一功功能，因此，现在把既有落煤功能的结构称为采煤机的工作机构。在采煤机的设计中，工作机构设计的合适与否，对采煤机的工作占很重要的地位。其三，钻削式结构在唤醒悬臂的前端安装截齿，这种悬臂的内表面上也安装有截齿。这种结构被称为钻削头，悬臂则被成为钻削臂。当钻削头自转并沿其轴线方向推进时，首先在煤层中由钻削头截割出现截槽，而此环形槽所围成的柱状煤体则被钻削头内的截齿所破碎。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

29、的坡度大，机器能耗低。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；这种结构不能自开缺口；为使地板平整还必须配有截割盘，沿顶板和地板截割煤层，因此使整个机器复杂化，故比较复杂。2.1.2 实现自移功能的方案采煤机沿工作而移动称作牵引，实现采煤机自移的结构被称作牵引机构。现在广泛应用的牵引机构可分为两大类:即链牵引和无链牵引。（1）链牵引机构是由圆环链、链轮和紧链装置组成。牵引链的两端固定在紧链装置上并与采煤机上的链轮啮合。当链轮转动时，由于链轮与圆环链的啮合作用，采煤机便沿牵引链移动。（2）随着采煤机功率的不断加大，采煤机的总装机容量已超过1000KW。牵引链

30、中的拉力也已增至400-800KN。但链牵引已限制了采煤机功率提高。自70年代以来开发了无牵引链牵引机构即无链牵引机机构，为采煤机发展打开了新的局而，结束了半个世纪采煤机必须采用挠性牵引机构的历史。无链牵引有三种形式:主动轮一齿条;齿轮一销排;滚轮一齿条。无链牵引机构种类繁多，大体上可归纳为三类；主动轮齿条、闭合链齿条和迈步油缸推进三类。其中主动轮齿条无链牵引系统应用最广。图2-1 链牵引机构Fig.2-1 Traction linked institutions无链牵引机构与链牵引比较其优越性为:采煤机自身带有自移功能，调动灵活;移动速度均匀，有利于改善机器特性(减少冲击负荷);牵引力大，有

31、利于机器生产率;运行安全可靠，扩大使用范围。2.1.3 实现装煤功能的方案 把煤从煤壁上破碎下来以后，还要装在工作面输送机里运到工作面之外。实现扎中装煤功能的机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结构被广泛应用。一种是专门用于装煤的机构，如装煤犁，这是一种斜面结构, 和犁地的犁一般，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。另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的功能。比如，螺旋滚筒式工作机构，采煤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。机面低、滚筒小、运输机高等都会影响装煤效果。在运输机和机面高度无

32、法解决的前提下，只能在摇臂和滚筒设计上想办法。首先可将摇臂设计成弯摇臂结构，以增大过煤口空问，另外在满足强度要求的情况下，减小摇臂行星头直径，以增大滚筒叶片高度，改善装煤效果。另外也可通过安装刀型截齿、改变螺旋叶片角度、提高螺旋叶片表面光滑度减小磨擦等方法改善滚筒装煤效果。2.2 实现采煤机辅助功能的设计2.2.1 可实现自动卷电缆功能的方案因为采煤机属于移动机械，所以采煤机供电必须用橡胶电缆。当采煤机工作面很长时，被采煤机拖移的电缆很长，而且很重。如果采煤机直接拉引电缆本身，电缆容易被拉断。因此要用专门的电缆拖移装置。一般使用电缆尼龙夹板组成的夹板链，它由框形夹板用铆钉链接而成。每段长0.7

33、1m，各段之间再由销轴连接。框行夹板在断面为U形，在夹板链中其开口朝向才空区侧。夹板链终端借助于可回转的弯头悬挂于采煤机身上。板式链仅位于弯头处，意在改善夹板链端受力状况。其优点在于，使电缆在采煤机折返工作中折曲灵活，不易侧倒；而且有效的保证在采煤机牵引过程中使电缆免受拉力；朔料夹板重量轻，强度足够，使电缆免受碰伤。2.2.2 可实现冷却和降尘功能的方案1.实现冷却功能涉及的方案采煤机的冷却功能是由供水系统实现的。让喷雾水首先流过需要冷却的部位，实现冷却功能，然后再被送到喷雾系统中。因此，冷却与喷雾水是一个供水系统。2. 实现降尘功能的方案采煤机的滚筒在截割煤壁的同时，产生的煤尘严重污染井下空

34、气，威胁工人身体健康。因此降尘是采煤机的重要辅助功能。降尘措施有很多种，归纳起来有：1.在可能条件下，减少滚筒上安装截齿的数量增大碎煤的块度，降低煤尘2.实现滚筒自动调高，避免滚筒截割工作面顶板和底板，从而降低牵引速度，避免煤尘大量生成。3.泡沫灭尘，有发泡剂的水自喷嘴喷出进入一个与喷嘴紧挨的罩体。大量的泡沫从罩体射出，笼罩了截煤滚筒的周围，使煤尘源与周围空气隔绝，并使煤粉被泡沫捕捉。这种灭尘方式效果最佳。4.吸入式降尘机构，压力水精油在滚筒轴内的中心管送到喷嘴，有喷嘴喷出压力水在水束周围形成负压区，含尘空气被吸入负压区并随水束穿过滚筒内部降尘后，重新进入截煤空间。空气就这样在滚筒内循环被净化

35、，降尘效果比较好。5.提高采煤机牵引速度，降低截煤滚筒的转速，增大碎煤块度，能明显降低煤尘。6.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，也能降低煤尘7.用喷雾降尘，压力水经过喷嘴后雾化，极小的液滴充满滚筒截煤区，液滴与粉尘相碰而被不捉。一般采煤机内外喷雾都有，降尘效果很好。2.2.3 可适应煤层赋存状况变化的方案煤层在地下赋存状态的变化概括起来有三种；煤层厚度的变化、煤层走向波浪起伏以及存在断层、煤层相对于水平面倾角的变化。1、实现适应煤层厚度变化的功能的结构方案当煤层厚度随时变化时，两个滚筒的工作高度应当变化，这就需要实现能适应煤层厚度变化的功能的结构，这种结构称为采煤机

36、的调高装置。2、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10，一旦及其牵引部失灵，采煤机有可能下滑，具体防滑装置有：（1）抱闸式防滑装置（2）盘式制动器防滑装置（3）辅助牵引与防滑绞车3、适应煤层沿走向波浪起伏以及存在的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。活塞杆伸缩就改变饿采煤机的倾斜角度。这种结构能实现调斜功能得到普遍应用。2.3 薄煤层采煤机主要技术参数的确定（1） 采高 采高是指最大可能开采的高度，是由采煤机的机械结构决定的。对于单一煤层的开采，采高要与煤层厚度相当。当厚煤层分层开采时，按最大分层厚度约为最大采高的90-95%，最小

37、煤层厚度约为最小采高的110-120%来确定采煤机的采高。薄煤层的厚度是在0.7-1.3mm，此次设计的最大采高为1.45m.最小采高取为0.90m。这样可以满足要求。（2） 截深 截深是指薄煤层采煤机工作机构完全按截入煤壁的深度，即采煤机沿工作面走向一次推进的距离。对于中厚和厚煤层，考虑到工作面输送机的最大输送能力以及充分利用顶板压力对煤壁的予破坏效应，截深确定为0.6m。对于薄煤层，为保证工作面单产和生产率，适当加大截深，取截深0.65-1.0m.通过设计分析，截深取为0.7m。（3）牵引速度 牵引速度即采煤机沿工作面移动的速度。由于煤层的机械力学性质复杂多变，需要随时调节牵引速度，使采煤

38、机能在正常负载下工作。采煤机牵引速度由煤层厚度、截深、煤层物理机械性质以及用户对采煤机生产率的要求确定的。当用户生产率已定，则当采高和截深加大牵引速度就减小；当采高和截深小，势必加大牵引速度。当煤层中含矸量较大或煤层硬度较高，采煤机的牵引速度也必须减低。我国采煤机的牵引速度在2.5-5m/min的范围，国外的可达15m/min.由于生产率按照正常的计算取15t/min故由 式中 H薄煤层采煤机采高，m; J薄煤层采煤机截深，m; 薄煤层采煤机可能达到的平均牵引速度，m/min; 煤的密度，一般为1.31.35t/m Q薄煤层采煤机理论生产率，t/h.采高H,薄煤层的厚度在0.6-1.3米。截深

39、J也已设计给出为0.7m。煤的密度由煤岩性质取1.35t/m。则 V= （1-1）这样取牵引速度1.55m/min便可满足设计要求。（4) 牵引力采煤机的牵引力是采煤机克服牵引阻力的能力。采煤机的牵引阻力取决于煤层的物理机械性质、工作面倾角、采煤机自重以及导向装置摩擦阻力等。在初定牵引力时，可按p=(1-1.3)N p采煤机牵引力，KN。N采煤机总装机功率， KW。表2-2采煤机装机功率Table 2-2 Shearer installed power采煤机装机功率（KW） 采煤机牵引力（KN）50 100100 100-120150 160-180 200 200-220300 250-30

40、0表2-3 采煤机装机功率Table 2-3 Shearer installed power煤层阻抗A KN/m煤层厚度 m0.5-0.7 0.7-1.2 1.2-2.2 2.0-3.5采煤机装机功率 kw240100 120 200 250125 35-150 150-250 250-350150 150-200 300-350 -设计生产率T/min3-4 4-6 6-10 10-15（5）截割速度截割速度是截煤滚筒截齿圆围切向速度，此速度与滚筒直径、滚筒转速以及采煤机牵引速度有关。实践证明，截齿的截割速度与截齿的磨损速度相关。为减缓截齿磨损取低截割速度。当采高大，牵引速度大，为不发生滚筒

41、装煤堵塞和对煤的二次破损，滚筒速度应加大则截割速度也相应加大。目前，截割速度一般为3.4-5.1m/s，对小直径滚筒而言截割速度甚至为1.82-2.6m/s。（6）装机功率采煤机装机功率，是指采煤机总装机功率。（7）采煤机设计生产率采煤机理论设计生产率按下式计算： （2-1） 式中 H薄煤层采煤机采高，m; J薄煤层采煤机截深，m; V薄煤层采煤机可能达到的平均牵引速度，m/min; 煤的密度，一般为1.31.35t/m Q薄煤层采煤机理论生产率，t/h.考虑到对采煤机检查、维护等技术因素对生产率的影响，应计算出采煤机的技术设计生产率Q； （2-2）式中K采煤机技术工作时间利用系数，实际上，采

42、煤机的生产率要比上面诸式计算值低得多，因为许多影响因素无法事先估计出。2.4 采煤机总体设计2.4.1 选择采煤机类型爬底板式采煤机采高下限较低（现可达0.6m左右），滚筒直径和采高相同或接近，可使采煤机在0.60.8m的及薄煤层中工作，在极薄煤层下应用较多；骑溜子式采煤机的采高下限较高（一般为1m左右），根据所在地的煤层地质条件本次设计最小采高所选取为0.90m，而且用于极薄煤层采煤机爬底板采煤机对底板起伏的适应性比骑溜子式采煤机差,容易发生歪斜、偏转、啃低、飘底等故障。这些情况也是刨煤机经常发生和需要处理的故障。骑溜槽采煤机没有这些问题,然而鄂庄煤矿315 采区断层多、顶板坚硬且易破碎等复

43、杂地质条件构造情况，选用骑溜子式采煤机可以克服恶劣的地质条件，能较好的适应底板起伏不平的工作面，故本次设计选用骑溜子式采煤机。2.4.2 采煤机的总体结构采煤机有不同的分类方法，一般我们按照工作机构的形式进行分类，可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机；现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机，这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。滚筒采煤机的组成如图2.4 所示。采煤机与刮板输送机，液压支架配套如图2.5所示。（1）采煤机组要组成：左、右截割滚筒，左、右行走减速箱，左、右行走箱，电器控制箱，变频调速箱，中间框架，托缆装置及喷雾冷却系统等组成。（2）截割部：截割电动机横向布置在

44、摇臂上单独驱动，经摇臂减速箱三级直齿、以及行星传动减速后，通过方形出轴与截割滚筒连接，驱动截割滚筒旋转，实现割煤、落煤、装煤。（3）牵引部：两台行走电机横向布置在左右行走箱内实现双牵引，经行星减速器的减速后，带动左右行走箱体中的小齿轮轮回转，经一级直齿减速后，驱动行走轮和销轨啮合，使采煤机沿工作面刮板输送机正或是反方向移动，牵引多采用交流变频调速、齿轮-销轨式牵引系统。（4）电控箱（矿用隔爆兼本安型）：该电控箱为独立隔爆箱体，可以从采空侧抽出。电气控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，具有瓦斯报警装置。各项保护和显示功能齐全，并配备中文液晶显示屏，实时显示采煤机的工况参数。（5）变频调速箱（

45、矿用隔爆型交流变频）：该变频调速箱为独立隔爆箱体，由三个腔体组成，变压器腔、变频器腔和接线腔。大盖板上设有电控按钮和显示窗，箱体上设有冷却水通道。（6）支撑：由采煤机煤壁侧的两个滑靴和采空侧的两个导向滑靴分别支承在工作面刮板机的槽帮和销轨上。（7）调高：主要由调高电机、调高泵、粗过滤器、手液动换向阀、集成块阀和油箱等组成。各部分均可以从中间框架的采空侧抽出，维修方便。（8）喷雾冷却系统：主要由接头、水封、泄露环、轴承装置、外壳、不锈钢水管、O形圈、定位销、管座、高压软管、铰接体、交接螺钉等组成。1.采煤机 2.刮板输送机 3.液压支架图2.5 三机配套MG140/330-BWD型双滚筒薄煤层采

46、煤机，该机装机功率330KW，截割功率1402KW,牵引功率222KW。该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用。2.4.3 采煤机总体尺寸的确定采煤机的总体尺寸由图2.6所示。图2.6 采煤机总体尺寸Figure 2.6 the overall size of shearer2.4.4 采煤机传动部分设计顺转 逆转滚筒旋转方向对截煤过程有两种（1） 向下截煤的旋转方向：如图中a所示，截落的煤被滚筒上的螺旋板向工作面输送机方向推送，大部分煤被螺旋板从滚筒轮毂下面带到滚筒后面，被挡煤板挡住，按自然安息角堆积。（2） 向上截煤的旋转方向：如图中b

47、所示，截落的煤不断被螺旋板向工作面输送机推动，大部分煤按自然安息角堆积在滚筒前半部。为了保证采煤机的工作稳定性，双滚筒采煤机两个滚筒的旋转方向应相反，以使两个滚筒受的截割阻力相互抵消，因此，两个滚筒必须具有不同的螺旋方向。两个转向相反的滚筒有两种布置方式：一是前顺后逆。二是前逆后顺。采用这种方式，采煤机的工作稳定性较差，易振动，但装煤效果好，煤尘少。对机身较重的采煤机，机器振动影响不大。因此，大部分采煤机都采用“前逆后顺”的方式，即左滚筒为左旋叶片，逆时针旋转；右滚筒为右旋叶片，顺时针旋转。对于较薄煤层用的双滚筒采煤机，当后滚筒装煤出口被摇臂阻挡太多时，应该把滚筒旋向都反过来，选择“前顺后逆”

48、的方式，左滚筒为右旋叶片，顺时针旋转；右滚筒为左旋叶片，逆时针旋转。左滚筒为右旋转 右滚筒为左旋转2.4.5 截割部传动系统设计1.截割部传动方式确定截割部传动装置的功用：是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。由于截割消耗采煤机总功率的8090，因此要求设计出的截割部传动装置具有高的强度、刚度和可靠性，良好的润滑密封、散热条件和高的传动效率。采煤机截割部都采用齿轮传动，常见的传动方式有以下几种(图1-c)： 1电动机；2固定减速箱；3摇臂；4滚筒；5行星齿轮传动； 6泵箱；7机身及牵引部图2-7 截割部传动方式Fig

49、ure 2-7 cutting department drive way（1） 电动机固定减速箱摇臂滚筒(图2-7(a)。这种传动方式的特点是传动简单，摇臂从固定减速箱端部伸出，支承可靠，强度和刚度好。但摇臂下降的最低位置受输送机限制，故卧底量较小。DY-150、BM-100型采煤机均采用这种传动方式。（2） 电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒(图2-7(b)。这种方式在滚筒内装了行星传动，故前几级传动比减小，简化了传动系统，但筒壳尺寸却增大了，故这种传动方式适用于中厚煤层采煤机，如在MLS3-170、MXA-300、AM-500和MG系列等型采煤机中采用。（3） 电动机减速箱滚筒(图2-7

50、(c)。这种传动方式取消了摇臂，靠由电动机、减速箱和滚筒组成的截割部来调高(称为机身调高)，使齿轮数大大减少，机壳的强度、刚度增大，且调高范围大，采煤机机身也可缩短，有利于采煤机开缺口工作。（4） 电动机摇臂行星齿轮传动滚筒(图2-7(d)。这种传动方式的电动机轴与滚筒轴平行，取消了容易损坏的锥齿轮，使传动更加简单，而且调高范围大，机身长度小。新的电牵引采煤机都采取这种传动方式。对比以上传动方式，我设计的截割部传动方式为:电动机摇臂行星齿轮传动滚筒（如图2-8）。该截割部采用销轴与牵引部联结，截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机身连接没有动力传递，取消了纵向布置结构中的螺旋伞齿轮和结构复杂的通轴

51、。图2-8 截割部传动系统图Figure 2-8 cutting transmission system diagram该截割部有以下特点：1) 电机横向布置,机械传动都是直齿传动故传动效率高，容易安装和维护。2) 截割电机采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。3) 液压系统设计合理，采用集成阀块结构，管路少，连接可靠；经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和更换。4) 截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并可设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。5) 截割部采用四行星单浮动结构，承

52、载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大6) 调高油缸与调高液压锁采用分离布置，液压锁置于壳体空腔内，打开盖板即可取出液压锁，方便井下查找故障和更换调高油缸、液压锁等维修工作。 2. 电动机的选择截割部功率为280kW，即每个截割部功率为80kW。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全;而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择电机YBCS-80,式主要参数如下:额定功率：80kW 工作电压：1140V额定转速：1480rpm 额定电流：245A额定频率：50HZ 绝缘

53、等级：H级接线方式：Y 工作方式：S1质量：1502KG 电机安装止口： 660f螺孔：21-18 分布圆：695 冷却方式：外壳水冷输出轴：EXT22Z3M20P输出轴长125mm，键长66mm，止口外长770mm该电机总体呈圆形, 式电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出动力传递给摇臂的齿轮减速机构。2.4.6 采煤机牵引部概述1. 采煤机牵引部结构特点采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构实现连续割煤或调动任务。它包括行走机构（又称牵引机构）和行走驱动装置两部分。行走部的特点如下：（1）采用液压制动器，靠两组摩擦片组件由加载弹簧力接触实现制动或靠液压释放松闸，使采煤机在较大倾角条件下采煤，有可靠的防滑能力，使采煤机实现安全制动。（2）双级行星减速器都采用四行星轮机构，第一级太阳轮，行星架浮动，第二级太阳轮，内齿圈浮动，即双浮动机构，以补偿制造和安装误差。承载均匀，可靠性高。（3）花键轴的一端与后级行星减速器行星架内花键相连，式轴上设有扭矩槽，当大于额定载荷的2.8倍时，花键轴从扭矩槽处剪断，从而起到过载保护的作用。（4）电动机转速在0-1480r/min范围内为恒扭矩输出，在14