综采工作面机械选型设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上（机械制造行业）综采工作面机械选型设计综合机械化采煤工作面机械选型设计（2010-2011学年第一学期）班级：学号：姓名：指导老师：20010年1月12日目录第一章 绪论·································

2、3;·················2第一节综采工作面机械·······························

3、;········2第二节综采工作面参数·······································2第二章 滚

4、筒采煤机的选型····································3第一节 对采煤机械的基本要求··········&#

5、183;·····················3第二节 采煤机的选择原则··························&

6、#183;····3第三节设计选用采煤机参数···································4第四节采煤机生产率的计算······

7、;·····························6第五节滚筒直径与截深···················

8、····················6第三章 支护设备的选型····························

9、··········8第一节支护设备的用途和种类···························8第二节选型原则·········&#

10、183;····································8第三节支架选择内容···········

11、3;·····························9第四节综采工作面适用支架··················

12、83;···············10第四章 输送设备的配套选型································

13、12第一节刮板输送机的选择···································12第二节转载机的选择···········

14、·····························13第三节可伸缩胶带输送机的选择··················&#

15、183;·········13第五章 采煤设备的配套性能································15第一章 绪论第一节综采工作面机械综采工作面配套设备由采煤机、支护设

16、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

17、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本次综采工作面的基本参数选定为原始参数第四组：工作面长：320m；倾角：12°；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。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

18、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。第二节采煤机的选择原则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。

19、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，A240360N/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

20、/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：0°25°为缓倾斜煤层；25°45°为倾斜煤层；45°90°为急倾斜煤层。倾角小于12°的煤层，对机械化开采最为有利，一般不必考虑采煤机的防滑问题。因此，本次选用采煤机不用设置防滑装置。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

21、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SGZ880/880-W型刮板输送机、BC7D400-GWD-17/35型液压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18°，煤层硬或中硬的煤层综采。

22、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。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。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

23、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

24、性。9. 各动力部件都由单独电动机驱动，可减少相互间的复杂传动关系，通用性、互换性增强。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2×400KW，两个牵引电机2×50KW，一个泵电机20KW，总装机功率2×4002×5

25、020=920KW）6.主电缆型号：UGFP3×701×254×4（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）：2900×1380×925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3×701×254×4外

26、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)：7.12/128.69/14.2；8.牵引力（KN）：620/304；9.截深（M）：0.630.8；10

27、.滚筒直径（M）：1.61.82.0；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：UCEP3×1201×254×6（两根）；21.配套开关型号：DQZBH400/

28、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）：2500×1380×890；24.重量（T）：7.8装机功率（KW）：985（其中两个截割电机2×400KW，两个牵引电机2×45KW，一个破碎电机75KW，一个泵电机18.5KW，共计2×4002×457518.5985KW）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

29、机生产率的计算由采煤机可得，理论生产率=60×2.5×0.63×7.12×1.35=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=908.33×0.6=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=545.00×0.625=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

30、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+Lsinmin+D/2中厚煤层使用的单滚筒采煤机：D=（0.550.6）HmaxHmax=A-h/2+Lsinmax+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：D>2/1Hmax式中D滚筒直径，m；Hmax最大采高之，m。2. 截深截深即滚筒宽度，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，

31、即一次截割的深度。中厚和厚煤层采煤机常用0.6或0.63m；薄煤层采煤机，由于牵引速度较低，为保持足够高的生产力，截深一般在0.711.0m。第三章 支护设备的选择第一节 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

32、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。第二节选型原则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

33、。煤层倾角煤层倾角在10°15°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

34、.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.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

35、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：2083×0.81666.4kN。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。第四节综采工作面适用支架根据设计参数，可以求出支护的强度q：=0.5Mpa式中作用于支架上的顶板岩石系数，一般取58。

36、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2.3×103kg/m3；故综合各方面因素，选用ZZ型支撑掩护式支架，该支架的外观如下图和参数如下表3-3：图：ZZ型支撑掩护式支架表：ZZ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mm1500/32002支架中心距mm15003支护强度Mpa0.8054对地板比压Mpa1.95支架初撑力kN39466工作阻力kN44007操作方式/本架8泵站压力Mpa31.59推移步距mm60010支架尺寸mm5220×1430×450011支架重量Kg12.775第四章输送设

37、备的选用第一节 刮板输送机的选择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。综合考虑，可选用山东矿机集团生产的SGZ880/800型输送机。输送机如下图4-1和技术参数如下表4-1：图：

38、SGZ880/800型输送机外形图表4-1SGZ880/800型输送机主要技术参数型号输送量设计长度链速电机功率链条规格中部槽规格t/hmm/sKwmm（长×宽×高）SGZ880/80015002001.1400×234×261503×800×331本系列产品主要适用于缓倾斜中厚及厚煤层长臂式综采工作面，可与相应的采煤机、液压支架配套使用。具有工作可靠，结构简单、适用性强等特点。第二节 转载机的选择转载机必须满足生产率大于刮板输送机的生产率，小于胶带输送机的生产率。设计中选用的是山东矿机集团生产的SZZ1200/400型转载机。以下是

39、转载机外观如下图和技术参数如下表：图：SZZ1200/400型转载机外形图表：SZZ1200/400型转载机主要技术参数型号输送量设计长度电机功率链速链条规格中部槽规格(t/h)(m)(kw)(m/s)（mm）(长×宽×高)SZZ1200/400（箱式）3500604001.8138×137-C内宽1200第三节 可伸缩胶带输送机的选择图：DSJ1203×250型胶带输送机同装载机的选型方式类似，可伸缩胶带输送机的选用必须满足胶带输送机的输送能力大于转载机的生产率。设计中选用山东矿机集团生产的DSJ1203×250型胶带输送机，该带式输送机外观

40、如上图和参数如下表：表：DSJ1203×250型胶带输送机技术参数项目技术参数运量1200t/h运距800m带宽1000mm带速3.5m/s倾角±5°电机功率3×250Kw传动滚筒直径830mm托辊直径133mm机头外形尺寸（宽×高）1330×1880mm总重147.1产品型号槽宽(mm)输送量(t/h)设计长度(m)装机功率(kW)链速(m/s)链条规格(mm)链条破断负荷(kN)中部槽规格(mm)(长×宽×高)SGB630/1506302502002×750.86818×644021500×630×190SGB630/150(铸)6302502202×750.86818×644021500×602×215SGD630/1806304001802×900.9226×928501500×630×