第一章采煤机械

1、 目前采用的有链牵引机构和无链牵引机构两类。1、链牵引机构 链牵引机构的工作方式分为内牵引（常用）和外牵引。内牵引图1-14所示。（1）圆环链结构如图1-15所示规格用棒料直径d 和环节距t表示。（2）链轮圆环链链轮的几何形状比较复杂，其形状和制造质量对于链环和链轮的啮合影响很大。链轮形状设计得不好，就会啃伤链环，加剧链轮和链环的磨损，或者因为链环不能与轮齿正确啮合而掉链。（3）链接头为了制造和运输方便，圆环链做成适当长度的链段，使用时再用链接头接成所需要的长度。短链段在没有达到应该报废的程度以前，可以用链接头接起来使用。 所以，链接头是有链牵引的重要部件 链接头的外形尺寸一般不完全与链环的尺

2、寸相同，应根据链接头的外形尺寸适当修改链轮平环窝槽或立环沟槽的形状和尺寸，以免发生干涉。为了保证链轮的强度，希望链接头只作为平环或立环进入链轮。圆环链链段应由奇数个链环组成。 对链接头的基本要求是：外形尺寸与链环相差不多，但强度不得低于链环，装拆要方便，运行过程中不会自动脱开。链接头的种类：侧卸式链接头（目前国内用得较多）、马蹄凸缘式链接头、锯齿式链接头、插销式链接头、卡块式链接头 （4）牵引链的固定a、刚性固定b、弹簧张紧c、液压张紧（常用）采用液压张紧的原因： 牵引链两端刚性固定时（如下图），采煤机从工作面一端（X=0）开始工作之前，要先开动牵引部，把牵引链的松边拉紧到具有一定的初拉力P0

3、。如果牵引链的总长度是L，采煤机的牵引阻力是P（包括滚筒的推进阻力、采煤机与运输机或底板的摩擦阻力和在倾斜工作面时机器重量的分力等），那么开始牵引时牵引链的弹性伸长量为PPLEF01 这里，E和F分别表示牵引链的当量弹性模量和当量断面积。根据虎克定律，链段的弹性伸长量正比于所受的拉力和链段长度，而反比于当量弹性模量和当量断面积。 当采煤机在工作面上移动距离 x时，牵引链紧边和松边的拉力分别为P1和P2。这时牵引链的弹性伸长量为121PxLPxEFPPP21经整理即得)1 ()(0102LxPPPLxPPP因为牵引链两端刚性固定，牵引链的弹性伸长量应保持不变，且 由此可见，随着采煤机的向前牵引，

4、牵引链的松边和紧边拉力都存在不断递增的现象。紧边拉力P1从P0+P增大到P0+2P，几乎增大了一倍。采煤机到达工作面一端后，在反向牵引的过程中，也存在同样的情况。采煤机的有效牵引力只有P，却要按P0+2P选用圆环链和设计牵引部，显然是一个问题。 为了找到解决问题的办法，先要弄清楚拉力递增现象的物理意义。对于同一根牵引链来说，紧边和松边的当量弹性模量和当量断面积是相同的。所以，链段单位长度的弹性变形量（即弹性应变）正比于所受的拉力，因而牵引链紧边的应变一定大于松边的应变。随着采煤机的向前牵引，应变较大的紧边逐渐向应变较小的松边转移。这些转移入松边的链段因受到的拉力减小而要缩短，以致引起整条松边的

5、应变和拉力P2逐渐增大。为了保持要求的有效牵引力P，紧边拉力P1也就跟着增大。这就是牵引链拉力递增的原因。 因此，只要在采煤机的工作过程中，让牵引链松边的固定点移动，就可以减缓甚至消除拉力递增的现象。 采用弹簧张紧时，设其松边的初拉力为P0，弹簧刚度为C，则开始采煤时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为)2(1)(00PPCPPEFL)(12121PPCPEFxPEFxLPPP21 因为 当它离开工作面一端的位移为x时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为 所以)(21)(210102LxCLEFPPPPLxCLEFPPP 因为1+2EF/CL是大于1的数，所以可以减缓拉力递增。C=就是

6、刚性固定的情况。弹簧刚度C越小，拉力递增量就越小。在弹簧材料的剪切弹性模数和簧丝直径一定的条件下，必须把弹簧做得又粗又大，才能达到较小的弹簧刚度。但是，由于受到空间条件的限制，弹簧刚度不可能很小，所以用弹簧器不可能完全消除拉力递增现象。 而采用液压张紧器张紧牵引链，可完全消除拉力递增的现象。液压张紧器如图1-18所示。因此，可得牵引链拉力与采煤机位移的关系2、无链牵引机构（1）齿轮销轨型（图1-20所示）（2）销轮齿条型（图1-21所示）（3）强力链轮链轨型（图1-22所示）（4）复合齿轮齿条型（图1-23所示（四）基本参数1.生产率2.采高 H3.截深B（0.51米）4牵引速度q5截割速度j

7、6牵引力7装机功率qHBvQ60max（1）截割部传动系统电动机齿轮联轴器Z14/Z15调高泵 固定减速器（两级减速）花键离合器（Z13）锥齿（Z1/Z2）圆柱齿轮(Z3/Z4)）摇臂减速器（两级减速（带有惰轮的Z5/Z6/Z7/Z7/Z8/Z9）行星齿轮（Z10 、Z11、Z12）；其中Z13为离合花键齿轮，它可控制滚筒转动或停止，Z3、Z4为换速齿轮，备有两对，可使滚筒获得两种转速。（2）牵引部传动系统齿轮联轴器Z5/Z4辅助油泵 Z6/Z7 主液压泵主马达圆柱齿轮(Z8/Z9) 行星齿轮（Z10 、Z11、Z12）主链轮（二）截割部 截割部由固定减速器、摇臂减速器、螺旋滚筒和液压调高装置

8、等部分组成。1.固定减速器图1-282.摇臂减速器图1-293.滚筒与截齿（1）滚筒（图1-30）（2）截齿4.液压调高系统与液压元件（1）液压调高系统 a组成的基本回路换向回路、锁紧回路、安全保护回路、卸荷回路等。 b工作原理(2)主要液压元件a.调高泵固定缸体斜盘型柱塞泵b其它液压元件（三）牵引部 由减速器（液压+机械）和链牵引机构组成。1、液压系统与液压元件 1）液压系统）液压系统 牵引部液压系统（图1-38所示），它由主油路系统、调速系统和保护系统组成。 （1）主油路系统主油路系统由主油路、补油回路和热交换回路组成。A.主油路 闭式系统，采用变量泵-定量马达的容积调速方式。B.补油回路

9、和热交换回路 闭式系统的散热条件差。为了进行冷却，防止温升过高，同时也为了弥补不可避免的泄漏，使主回路建立所需背压，必须设置补油和热交换回路。补油回路：油池粗过滤器14辅助油泵11精过滤器9单向阀2或3主液压泵吸油侧。 热交换回路：由整流阀4、低压溢流阀6和冷却器13组成。其工作原理:（冷却器下面的单向阀16可防止更换冷却器时向外漏油。） 注意注意：1为了保证补油和热交换的正常进行，补油单向阀应该靠近主油泵，而整流阀应该靠近马达。2低压安全阀的整定压力应该比低压溢流阀的整定压力略高（至少高0.20.3Pa）。3为了保证油质，以免主回路和控制回路被污染，补油应有可靠的过滤措施。（2）调速换向系统

10、用于调节牵引速度和改变牵引方向，它由手把操作机构和主液压泵伺服变量机构组成 a.手把操作机构组成：旋钮26、螺旋副25b.工作原理： 伺服变量机构组成：调速套24、伺服阀22、差动杠杆23、变量液压缸21工作原理：（3）保护系统 保护系统包括双重压力过载保护、低压失压保护、电动机功率过载保护和主液压泵自动回零等油路。a.双重压力过载保护油路 组成：压力调速阀19、失压控制阀20、高压安全阀5工作原理：b.失压保护回路 组成：失压控制阀20工作原理：c.电动机功率保护回路 组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理： 以上三种保护都是通过失压控制阀20起作用的，并且在保护发生时，都是依靠给定速度时

11、变量液压缸中被压缩弹簧的释放而获得减速直至停牵引的效果。d.液压泵自动回零保护油路 组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理：e.系统的充油和排气 采煤机长时间不工作时，管路可能进入空气，更换液压油或管路后可能造成空气进入系统。系统中混入空气将会产生振动和噪声，从而影响液压元件的性能和可靠性。为了排除混入系统的空气，可以用手压泵14（图1-37）来充油排气。在充油过程中，必须松开主油路上的排气塞，直至充油压力达到0.20.3Mpa，才可将排气塞拧紧，结束充油过程。2）液压元件）液压元件 2.机械传动结构（四）辅助装置 1.底托架 2.喷雾冷却系统1.截割部传动系统 两个截割部的传动相同。螺旋滚

12、筒采用3级齿轮传动：电动机Z1(离合齿轮)Z2/Z3Z4/Z5（换速齿轮）/Z6(三个惰轮)/Z7行星轮系(Z7、Z8、Z9) 滚筒辅助液压系统液压泵：电动机Z1/Z12/Z13Z14/Z15/Z16截割部辅助液压泵42、牵引部传动系统 电动机Z1Z2/Z4牵引部辅助液压泵3Z1/Z3Z5主液压泵1主液压马达2Z6/Z7/Z8Z9/Z10行星轮系(Z11、Z12、Z13) Z14主链轮（Z15）二、截割部 由传动装置和工作机构组成。传动装置包括固定减速器和摇臂减速器。（一）固定减速器 图1-49所示，由传动部件和摇臂部件组成。（二）摇臂减速器 1.结构（图1-50所示）2.摇臂的换速 摇臂的前

13、两个齿轮Z4(14、18、22)和Z5（33、31、29）是可以更换的，但因三种齿数组合都符合 Z5+Z4/2=40=常数的条件，故Z4和Z6之间的中心距没有变化。但是 （Z4+Z5）/2常数而是差值为1的等差级数。所以，只要想办法利用同一个轴孔把三个不同齿数Z5装进摇臂，那么更换齿轮Z4和Z5而不更换摇臂减速器壳体仍能保持正常啮合的条件。采用的办法是在齿轮Z5的心轴上装一个偏心套（图1-51），而按Z4的齿数为18、Z5的齿数为31的基准情况确定Z5的心轴孔位置，当采用另外两种齿数组合时，只要把偏心套和心轴原地转动180，用偏心套的偏心距补偿Z4和Z5中心距的变动。当然，在基准情况时，应该改

14、用没有偏心的轴套。这样，滚筒就可有三种转速可以选择。 3.摇臂箱体的安装两种安装位置。（图1-52）注意：行星齿轮传动与摇臂齿轮共用一个油池，润滑油要通过轴承74和75（图1-50）才能进入行星齿轮传动，所以润滑条件不够好。截割顶煤的滚筒摇臂每工作一小时左右，须降下一次，使油液流入行星齿轮传动处。摇臂内有 12个齿轮和21个轴承，传递功率大，润滑条件差，所以工作温度较高。这是一个存在的问题。（三）滚筒与截齿1、滚筒2、截齿三、牵引部（一）牵引部减速器牵引部减速器箱体分为齿轮箱和液压箱2个独立的隔室。齿轮箱内设有主液压泵和辅助液压泵的齿轮传动机构，采用680硫磷型极压工业齿轮油润滑。液压箱内装有

15、全部液压元件以及液压马达后的齿轮传动机构，采用L-HM100液压油为工作介质。传动左截割部的过轴穿过整个牵引部。主链轮和导向链轮位于采空区一侧，垂直配置。采空区一侧的箱体盖上有调速换向手把、开关手把、油位指示器和压力表等。上盖除安装了离合手把外，还有许多注油孔、排气孔、检查孔和油塞等。（二）液压系统牵引部液压系统由主回路、补油和热交换回路、调速回路、保护回路等组成。1主回路和补油热交换回路（1）主回路主回路是采用双向变量液压泵和双向定量液压马达组成的闭式系统，属于变量泵-定量马达容积调速方式。主油泵和油马达都是斜轴式轴向柱塞式，主要部件可以通用。油马达的缸体的偏摆角度固定为25，主油泵缸体的偏

16、摆角度可以在-25+25之间无级调整，以改变采煤机的牵引方向和牵引速度。（2）补油和热交换回路补油回路：油池粗过滤器37辅助液压泵3精过滤器40单向阀31（或32）主回路的低压油路；辅助泵为单流向内啮合摆线转子泵。粗过滤器是两个并联的线隙式过滤器，吸附在过滤器外面的赃物可由清洗缸16清除。压差计51测精过滤器40两端的压力差，指示堵塞。低压安全阀26的作用：单向阀31（或32）的作用：热交换回路：主回路的低压油路整流阀5背压阀27冷却器油池；3、调速换向系统 该牵引部备有两套调速换向机构和两套自动调速系统，都要经过调速套和随动机构控制主液压泵的流量和排油方向。调速套是一个关键元件。它从调速杆接

17、受两套调速换向机构的控制，又从V形槽14接受两套自动调速机构的控制，并可直接带动随动杠杆的左端。V形槽和调速套固定成一体，调速杆则经过预压弹簧和调速套联系。预压弹簧在调速杆一端的两个挡圈之间。调速杆可以压缩预压弹簧而推动调速套，调速套却只能压缩预压弹簧而不能推动调速杆。（1）调速换向机构调速换向机构（即手动调速换向系统）有手把操作和按钮操作两种方式。A解锁B手把操作C按钮操作注意：1）调速电磁阀是U型三位四通换向阀。当它在中间阀位时，把调速油缸的两腔沟通，使活塞处于浮动状态，所以并不妨碍用调速换向手把改变牵引速度和牵引方向。2）调速电磁阀的控制线路中，有两个互相闭锁的电气按钮。它们各控制一个线

18、圈，对于某个牵引方向是增速按钮，在牵引方向改变以后就成为减速按钮；反之，原来的减速按钮，在牵引方向改变以后就成为增速按钮。 3）当按下某个按钮而使调速电磁阀阀芯移向一边时，调速油缸的一腔进控制油，另一腔往油池排油。由于活塞有较大的惯性，控制油进入调速油缸的一腔后，将先打开活塞端部的单向阀，并经活塞的中心轴向孔、径向孔和调速油缸中部的油口，进入开关阀控制缸15，使其柱塞推出，经过杠杆的传递而把开关阀阀芯移入下阀位，自动打开对调速套的闭锁。4）按钮按下的时间越长，调速端正缸的活塞移动距离就越长，牵引速度的增减量也就越多。5）可调节流阀47可以控制调速过程的快慢，当油温为50时，牵引速度从零增加到最

19、大牵引速度大约需8秒钟。精过滤器39可防止可调节流阀47堵塞。6）不论用手把或按钮使牵引速度减小到零时，开关圆盘24的缺口正对插销，弹簧把插销推进开关圆的缺口，于是信号灯53发光，提醒司机不要突然反向牵引，以免采煤机受到猛烈的冲击载荷。如果司机没有注意信号灯，按住减速按钮 不松手，那么，因为插销插进开关圆盘的缺口时，同时也切断了调速电磁阀线圈的电路，弹簧把阀芯推回中间位置，采煤机即停止牵引。若要反向牵引，司机必须把这个按钮松开一下，然后再按下。这个按钮就变为增速按钮，采煤机反向牵引并且牵引速度逐渐升高。7）当主回路工作压力超限或辅助泵供油压力过低时，开关阀7将移入上阀位以进行高压保护或低压保护

20、。迫使开关活塞17-1插入V形槽板，主油泵向零位摆动。开关阀7移入上阀位时，将强迫开关阀控制缸15的柱塞缩进缸内，缸内的油液经安全阀29泄出。8）如果用无线电控制调速电磁阀的线圈，还可以实现离机控制。司机可以在离开采煤机10米左右的距离内遥控采煤机的牵引速度和牵引方向。但MLS3-170型采煤机不具有这样的遥控系统。不松手，那么，因为插销插进开关圆盘的缺口时，同时也切断了调速电磁阀线圈的电路，弹簧把阀芯推回中间位置，采煤机即停止牵引。若要反向牵引，司机必须把这个按钮松开一下，然后再按下。这个按钮就变为增速按钮，采煤机反向牵引并且牵引速度逐渐升高。7）当主回路工作压力超限或辅助泵供油压力过低时，

21、开关阀7将移入上阀位以进行高压保护或低压保护。迫使开关活塞17-1插入V形槽板，主油泵向零位摆动。开关阀7移入上阀位时，将强迫开关阀控制缸15的柱塞缩进缸内，缸内的油液经安全阀29泄出。8）如果用无线电控制调速电磁阀的线圈，还可以实现离机控制。司机可以在离开采煤机10米左右的距离内遥控采煤机的牵引速度和牵引方向。但MLS3-170型采煤机不具有这样的遥控系统。(2)自动调速系统1）液压恒功率自动调速系统A作用液压恒功率自动调速系统使牵引部运转时按P=Fv=常数（P为牵引部额定功率；F为牵引力；v为牵引速度）保持额定功率。因牵引力对应于液压系统主油路工作压力，牵引速度对应于泵的流量，因而要求主油

22、泵流量随主油路工作压力增大（减小）而减小（增大），以保证牵引部在额定工况下运行，从而充分发挥其能力。B组成及工作原理液压恒功率调节器17（由控制活塞17-2和弹簧组成）。工作原理:C调速特性图1-56D调速范围工作中实际的调速范围与预先给定的牵引速度大小有关。MLS3-170型采煤机牵引部的液压恒功率自动调速系统只能在牵引力大于100KN和牵引速度大于4.66m/min的条件下起作用。在实际使用中，它的牵引速度很少达到5m/min，其液压自动调速系统起作用的机会很少。2）电动机功率自动调速系统A作用 电动机功率自动调速是根据电动机负荷电流（电动机功率与电流成正比）的变化自动调节牵引速度，以使电

23、动机保持在接近额定功率的工况下运转，充分发挥其能力。B组成电磁阀8、电动机功率调节器18和电器系统C工作原理当电动机欠载，负载电流小于额定电流的95%时，功率控制电磁阀的增速线圈通电，阀芯左移，功率调速器油缸的右腔进油，左腔回油，功率控制活塞18-1左移，其活塞杆从60V形槽中退出。如果司机给定的牵引速度足够高，即调速套13中的弹簧19的压缩量足够大，活塞杆退出60V形槽时，牵引速度就自动升高，直至司机给定的牵引速度为止。当电动机满载，即负载电流达额定电流的（95105）%时，功率控制电磁阀的两个线圈都不通电，弹簧使阀芯处于中间位置，功率调速器左右两腔连通，功率控制活塞18-1停留在原位，调速

24、套中的预压弹簧的力量不会迫使控制活塞缩进油缸，牵引速度暂时不受电动机功率调速器18的影响。 当电动机超载时，负载电流大于额定电流的105%时，功率控制电磁阀的减速线圈通电，阀芯右移，功率调速器油缸的左腔进油，右腔回油，功率控制活塞 18-1右移，其活塞杆插入60V形槽，迫使调速套进一步压缩预压弹簧19而向中间位置移动，牵引速度随即降低，直至电动机的负载电流减少到额定电流的105%以下为止。由于调速系统的惯性影响，增速和减速都有一些超调量。电动机的负载电流实际在额定电流的92108%的范围内波动。电动机功率控制阀8进油口处的可调节流阀46，可以调节牵引速度变化的速率，精过滤器可防其堵塞。控制活塞

25、18-1的右极限位置可由控制器油缸右端的螺钉调节，以限制采煤机能够达到的最大牵引速度。控制活塞18-1的活塞杆端和60V形槽保持接触，是电动机功率自动调速系统能够正常起作用的必要条件。为此：a起动牵引部时，即调速套和V形槽板在中间位置时，控制活塞18-1的活塞杆端应已插到60V形槽的槽底。用换速换向手把22或按钮给定牵引速度时，调速杆20进一步压缩预压弹簧19，推动调速套和V形槽板，迫使控制活塞18-1有缩进电动机功率调速器18的力量。b. 司机给定的牵引速度要超过采煤机在电动机满载条件下实际可能达到最大牵引速度。 如果司机给定的牵引速度太小，虽然电动机欠载，即使控制活塞18-1完全缩进调速器

26、油缸，但是因为弹簧19压缩得不够充分，不能把调速套推到离开中间位置更远的地方，所以，牵引速度不可能提高得更多，电动机只得欠载运行。c. 要把电动机侧盖上的选择开关打到“接通”位置上，电动机功率自动调速系统才能起作用。从“接通”位置顺时针方向转动选择开关，即为“断开”位置，控制阀8的两个线圈都不通电，电动机功率自动调速机构不起作用。从“接通”位置逆时针方向转动选择开关，即为“停止”位置，控制阀8的减速线圈通电，使牵引速度一直降到零为止。（当停止使用电动机功率自动调速系统时，应在空载运转情况下，先把选择开关打在“接通”位置约一分钟。使控制活塞18-1的活塞杆端完全退出60V形槽，然后再把选择开关打

27、到“断开”位置。）注意注意：液压自动调速系统和电动机功率自动调速系统，都要通过V形槽板而起作用。在某一时刻，实际起作用的是要把牵引速度调得较低的那一个系统，另一个系统的控制活塞杆接触不到V形槽板，所以不起作用。在采煤机工作过程中，液压自动调速系统起作用的机会比较少。只有在司机给定的牵引速度大于4.66m/min，并且煤质不太硬，煤层倾角较大，运输机不平直和向上牵引等条件下，电动机并不超载而牵引力超过100KN的特殊情况下它才起作用。而电动机功率自动调速系统则经常起作用。3.保护回路（1）主回路超压保护回路（2）欠压保护回路（3）倒吸保护回路（六）牵引部液压系统特点与MLS3-170型采煤机基本

28、相同，主要区别有：1取消了按钮调速换向系统，即去掉了调速换向电磁阀、调速液压缸以及开关阀液压缸等元件，使液压系统有所简化。2液压恒功率调速的参数范围有所变化。在牵引力60KN120KN，液压恒功率调速的范围是3m/min6m/min。二、MG系列采煤机（一）MG系列采煤机的系列组成与特点MG系列采煤机是我国自行设计制造的，目前已形成了以电动机功率为标志的300KW、200KW、150KW三种系列。每种系列的采煤机又派生出适合于不同使用条件的采煤机型号。特点：(二)MG300系列采煤机型号说明：MG双滚筒采煤机；MGD单滚筒采煤机；数字装机功率；G高型；A矮型；W无链牵引；Q大倾角；P爬地；D电

29、牵引。MG300系列采煤机共有3种机型8个型号，下面以MG300W采煤机为例，来说明该系列采煤机的一般特点。1组成、主要特点和技术特征1）组成电动机、截割部、牵引部、破碎机构和辅助装置五大部分。2）主要特点3）技术特征2总传动系统1）截割部传动系统截煤滚筒传动：电动机齿轮联轴器C液压箱传动轴齿轮联轴器C1Z1/Z2（锥齿轮）离合器C2Z3/Z4（换速齿轮，共有4对）齿轮联轴器C3Z5/（Z6/Z7/Z8/Z9（惰轮）/Z10Z11、Z12、Z13（行星轮系）截割滚筒；润滑油泵传动：电动机齿轮联轴器C液压箱传动轴齿轮联轴器C1Z1/Z2（锥齿轮）Z14/Z15润滑油泵5Z14/Z15润滑油泵4；破碎滚筒传动：电动机齿轮联轴器C液压箱传动轴齿轮联轴器C1Z1/Z2（锥齿轮）离合器C2Z3/Z4离合器C4Z17/Z18/Z19Z20/Z21/Z22/Z23破碎滚筒；注意：剪切销过载保护机构S2）牵引部传动系统电动机齿轮联轴器CZ26/Z28辅助油泵2Z24/Z25调高液压泵3Z 2 6 / Z 2 7 主 液 压 泵 1 主 马 达 M 1 和