采掘机械课件第四章汇编

采掘机械课件.第四章采掘机械课件.第四章第四章滚筒采煤机的原理及总体结构滚筒采煤机是目前国内外采煤机械的主要类型。它与刨煤机相比有许多优点：采高范围大，对各种煤层的适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，还有利于实现综采设备配套和自动控制。现代滚筒采煤机总体结构应具有以下特征：装机功率应能满足采煤机生产率的要求；截割机构能适应煤层厚度变化而可靠工作；牵引机构能在工作过程中随时调节并实现无级调速；机身所占空间尽量小；可拆成几个独立的部件，便于运输和检修；所有电气设备都具有防爆性能，能在有煤尘瓦斯爆炸危险的矿井工作；电机、传动装置牵引部等有超负荷安全保护装置；具有防滑装置，以防止采煤机沿煤层倾向自动下滑；具有内外喷雾灭尘装置；工作稳定可靠，操作简便。第四章滚筒采煤机的原理及总体结构滚筒采煤机是目前国内外采煤主要内容：采煤机的原理及参数采煤机的类型及总体结构滚筒采煤机的截割部滚筒采煤机的牵引部滚筒采煤机的附属装置重点：采煤机的工作方式、基本参数、总体结构、使用与维护难点：滚筒采煤机的总体结构主要内容：第一节滚筒采煤机的原理及参数一、滚筒采煤机的构成传统的双滚筒采煤机主要由电动机、截割部、牵引部、电气控制系统及附属装置等部分构成。图4-1双滚筒采煤机的结构原理1-电动机；2-牵引部；3-牵引链；4-截割部减速箱；5-摇臂；6-滚筒；7-弧形挡煤板；8-底托架；9-电气控制箱；lO-摇臂调高油缸；11-机身调斜油缸；12-滑靴；13-拖缆装置第一节滚筒采煤机的原理及参数一、滚筒采煤机的构成图4-1二、滚筒采煤机的工作方式1．普采工作面主要设备配置及采煤过程普采工作面设备布置如图4-2所示。图4-2普采工作面设备布置

1-回风巷；2、4、9-金属铰接顶梁；3-切眼刮板输送机；5-单滚筒采煤机；6-金属支柱；7-采空区；8-推溜千斤顶；10-煤壁；11-运输巷刮板输送机；12-输送机机头部高档普采：以单体液压支柱及铰接顶梁支护顶板的又称高档普采

二、滚筒采煤机的工作方式图4-2普采工作面设备布置高档普采普采工作面的采煤过程如下：（1）采煤机的滚筒进入下切口，开始由下向上截割上部煤，截割下的煤由滚筒上的螺旋叶片装入刮板输送机槽中，通过输送机运出。（2）紧随采煤机之后清理顶板，挂顶梁。（3）当采煤机行走至工作面上切口后，采煤机开始返回，采下部余煤并清扫浮煤。（4）在采煤机后面清出新机道，并在距采煤机10～15m处开始推移刮板输送机。推移距离等于采煤机滚筒截割深度，也称为步距，一般为O.6～1.0m。（5）当输送机移到新机道之后，在悬挂的顶梁下面支撑金属支柱或单体液压支柱。同时把采空区后排支柱和铰接顶梁拆除，让顶板岩石冒落下来，这个过程叫回柱放顶。普采工作面的采煤过程如下：2．综采工作面主要设备配置及采煤过程综采工作面设备布置如图4-3所示

图4-3综采工作面设备布置1、7-端头支架；2-液压安全铰车；3-喷雾泵站；4-液压支架；5-刮板输送机；6-双滚筒采煤机；8-集中控制台；9-配电箱；10-乳化液泵站；11-移动变电站；12-轨道；13-带式输送机；14-转载机主要设备：双滚筒采煤机可弯曲刮板输送机自移式液压支架

2．综采工作面主要设备配置及采煤过程图4-3综采工作面设备综采工作面的采煤过程如下：（1）双滚筒采煤机6骑在可弯曲刮板输送机5上，自工作面一端开始向另一端采煤。滚筒上的螺旋叶片将落煤装入输送机内，由输送机运出工作面，进入下顺槽转载机14，再由转载机将煤装到顺槽可伸缩胶带输送机13上运走。（2）随采煤机行走之后移动液压支架，及时支护顶板。（3）在采煤机后面一定距离10～15m处，推移工作面刮板输送机。当采煤机行走至工作面另一端时，各个工序相应完成之后，就实现了一个完整的采煤循环。综采工作面的采煤过程如下：端部斜切法（又称拉锯法），如图4-4所示：图4-4端部斜切法进刀方式采煤机从工作面一端行走之前，先把输送机溜槽推移至在离采煤机约20m范围逐渐弯曲，而其余部分则紧贴煤壁（图a）。翻转挡煤板，将前滚筒升起，后滚筒放下，然后采煤机开始行走，在输送机的引导下，滚筒逐渐切入煤壁达一个截深（图b），斜切长度约20m。随后将输送机推直(图c)，翻转挡煤板，并将前滚筒放下，后滚筒升起，前滚筒变后滚筒，后滚筒变前滚筒，反向斜切入煤壁，直到工作面端头。然后再次翻转挡煤板，对调滚筒上下位置(图d)，开始一个采煤行程。当采煤机到达工作面另一端后，用同样方法斜切进刀，进行反方向的采煤行程。端部斜切法（又称拉锯法），如图4-4所示：图4-4端部斜切法中部斜切进刀法（又称为半工作面法），如图4-5所示图4-5中部斜切进刀方式采煤机停在工作面一端时（图a），把离它较远的右半个工作面输送机全部推向煤壁，调整好滚筒主挡煤板位置后，快速牵引采煤机清理底煤和浮煤。到达工作面中部时（图b），降低行走速度，滚筒先斜切进刀，达到一个截深后，便开始右半个工作面采煤，液压支架随采煤机之后也向前推移一个步距。采煤机到达工作面端头后，把输送机溜槽推直，调整好滚筒和挡煤板位置（图c），用类似方法进行反向采煤行程。行程结束后，再推移右半个工作面输送机溜槽（图d），准备下一个采煤过程。中部斜切进刀法（又称为半工作面法），如图4-5所示图4-5三、综采设备的配套关系1．一般综采设备的配套关系采煤机、刮板输送机和液压支架（简称“三机”）组成的综采设备，有严格的配套要求，如图4-6所示。图4-6综采工作面的配套尺寸选择综采设备时，还必须考虑以下几个方面的配套关系：采煤机的采高与支架高度相适应；采煤机机身宽度与输送机溜槽宽度相适应；采煤机的截深与移架步距相适应；采煤机牵引速度与支架的移架速度相适应；采煤机的生产率与输送机的生产率相适应。三、综采设备的配套关系图4-6综采工作面的配套尺寸选择综采2．高产高效综采工作面设备的配套由于综采设备机型日益增多，各机型又有各自不同的优势，根据煤层赋存条件、工作面生产能力及设备新旧接替的要求，经常采用国产与引进设备交叉互配使用。不同采煤机、输送机和液压支架可形成多种合理的配套。但只有选型合理、配套恰当，才能获得良好的使用效果。因此，要使综采工作面“三机”都能发挥最大的生产潜力，必须在性能参数、结构参数、工作面空间尺寸及相互连接的形式、强度和尺寸等方面互相匹配。当前正在获得广泛推广的高产高效综采工作面，其突出特点是产量大、效率高，这就要求工作面主要设备及动力和控制设备不仅功率大，而且设备相互匹配、耐用，一般都成套购置或专门设计制造。2．高产高效综采工作面设备的配套四、滚筒采煤机的基本参数采煤机的基本参数确定了滚筒采煤机的适应范围和主要技术性能。它们既是设计采煤机的主要依据，又是综采成套设备选型的重要依据。1．采高:采煤机的实际开采高度2．截深：工作机构（如滚筒）切入煤壁的深度。滚筒采煤机的最大截深一般为0.5～1.0m,我国通常采用0.6m，大功率电牵引采煤机的截深通常为0.85m。3．截割速度：滚筒截齿齿尖的切线速度。截割速度取决于滚筒转速和滚筒直径，一般为3.5～5.0。4．牵引速度：采煤机沿工作面移动的速度。目前采煤机的最大牵引速度为20左右

四、滚筒采煤机的基本参数1．采高:采煤机的实际开采高度5．牵引力：采煤机行走时牵引机构所需要承受的载荷。大小可根据采煤机重量、装机功率确定，一般为装机功率的1～1.3倍，设计时可参考表4-1。6．装机功率：采煤机电动机的总功率，采煤机的功率主要消耗在截煤上，牵引只占10%～20%。7．生产率：理论生产率可按下式计算

Q=60BHvqγ，t/h

在采煤过程中，由于日常维护、检查和更换截齿、处理故障、支护顶板等原因，采煤机的实际生产率要比理论生产率低的多。5．牵引力：采煤机行走时牵引机构所需要承受的载荷。大小第二节滚筒采煤机类型及总体结构一、滚筒采煤机的类型按滚筒数目分:单滚筒采煤机、双滚筒采煤机、多滚筒等，目前双滚筒采煤机应用最普遍。按牵引方式分:钢丝绳牵引、链牵引和无链引采煤机，目前大量采用的是无链牵引方式。按牵引部位置可分:内牵引与外牵引采煤机，其中内牵引应用比较广泛。按牵引部调速方式分:机械牵引、液压牵引与电牵引采煤机，机械牵引应用很少。此外，还可按煤层厚度和倾角对采煤机进行分类。第二节滚筒采煤机类型及总体结构一、滚筒采煤机的类型二、采煤机的总体布局结构滚筒采煤机一般由电动机、截割部、牵引部、电气系统和附属装置等几部分组成。常见的总体布局有两种，即电机沿轴向（纵向）布置方式和多电机横向布置方式。1．电机沿轴向布置方式图4-7链牵引采煤机的轴向布置方式1-截割部固定减速器；2-电动机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂二、采煤机的总体布局结构图4-7链牵引采煤机的轴向布置方式图4-8无链牵引采煤机的轴向布置方式1-截割部固定减速器；2-电动机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂；6-行走机构；7-牵截合一箱；8-电控箱图a为双滚筒单电机的一般布局结构；图b为双滚筒单电机牵截合一的布局结构；图c为双滚筒双电机布局结构；图d为双滚筒双电机牵截合一的布局结构。图4-8无链牵引采煤机的轴向布置方式2．多电机横向布置方式图4-9多电机横向布置方式1-电控箱；2-牵引部电机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂；6-截割部电机；7-行走机构；8-行走部；9-变频调速及电控箱图a:为双滚筒多电机驱动的有链液压牵引采煤机；图b:为双滚筒多电机驱动的无链牵引采煤机；图c:为无链电牵引采煤机。2．多电机横向布置方式图4-9多电机横向布置方式图a:为双三、滚筒布置长壁回采工作面多采用水平滚筒，主要分为单滚筒和双滚筒两种。由于滚筒直径不宜过大，当煤层较厚时，单滚筒采煤机往返截割两个行程才能推进一个截深。但当煤层较薄时，为了缩短采煤机长度和避免采用直径过小的滚筒，单滚筒采煤机反而较合适。双滚筒采煤机每截割一个行程就可以推进一个截深，对煤层厚度变化和顶板、底板起伏的适应性好。双滚筒采煤机滚筒一般对称布置在机身两端，但也有集中布置(不对称布置)在机身一端的，见图4-10所示。长壁工作面有左右之分。如果面向煤层倾斜方向的上方，煤壁在左侧为左工作面，煤壁在右侧为右工作面。当采煤机从一个工作面迁往方向相反的工作面之后，不对称布置的采煤机（包括单滚筒采煤机）需要改装以便保持滚筒位于采煤机机身的下端。三、滚筒布置四、调高与调斜调高：调整滚筒位置的高低；调斜：调整滚筒轴相对于顶板和底板(或机身相对于煤层走向)的倾斜角度。

调高方式：摇臂调高、截割部机身整体调高。图4-11摇臂调高方式1-调高油缸；2-小摇臂；3-摇臂轴；4-摇臂四、调高与调斜图4-11摇臂调高方式图4-12机身调高方式（MXP-240型采煤机）

1-调高油缸；2-机身；3-托架调斜的方法：在采煤机机身下靠采空区的一侧，设置两个同步伸缩的调斜油缸，使采煤机机身可绕靠煤壁侧的支撑摆动一个角度。图4-12机身调高方式（MXP-240型采煤机）调斜的方五、驱动方式单机驱动方式分别驱动方式联合驱动方式从有效利用设备能力的角度来考虑，分别驱动并不是最佳方案。因为两台电动机的实际载荷可能相差悬殊，负载重的电动机限制了采煤机的牵引速度，而另一台却可能还没有满载。单机驱动不存在这个问题，可以较充分地利用装机功率。联合驱动时，由于电动机驱动特性难免有些差异，从理论上说，不可能两台电动机同时达到满载，所以也不能充分利用装机功率。因此，单机驱动和分别驱动是常用的驱动方式，联合驱动则很少采用。通常的做法是，按单机驱动方式设计的采煤机，只要再加一台相同功率的电动机，就可以演变出装机功率增加一倍的大功率采煤机。五、驱动方式第三节滚筒采煤机截割部采煤机的截割部主要由工作机构及传动装置两部分组成。工作机构指螺旋滚筒及安装在滚筒叶片上的截齿，其功能是截煤和装煤。传动装置指的是截割部固定减速器、摇臂齿轮箱以及滚筒内的传动齿轮，其功能是将采煤机电动机的动力传递到工作机构上，以满足工作机构转速及扭矩的需要，同时还要满足调高的要求，使工作机构保持在合适的位置工作。一、采煤机的工作机构(一)工作机构的类型滚筒采煤机的工作机构承担截煤并兼有装煤的任务。工作机构对机器受力、传动系统、工作稳定性、单位能耗、煤的块度以及生产率有直接影响。采煤机工作机构的类型很多，有链式、螺旋滚筒式、钻削式、截楔式等工作机构，其中以螺旋滚筒应用最为广泛。第三节滚筒采煤机截割部采煤机的截割部主要由工作机构及传动（二）螺旋滚筒的结构及参数螺旋滚筒由筒毂、端盘、螺旋叶片、齿座和喷嘴组成，如图4-13所示。图4-13螺旋滚筒1-螺旋叶片；2-端盘；3-齿座；4-喷嘴；5-筒毂；6-截齿

结构参数:滚筒直径滚筒宽度螺旋升角螺旋头数滚筒转向转速等（二）螺旋滚筒的结构及参数图4-13螺旋滚筒1．滚筒直径截齿齿尖的截割园直径，根据煤层厚度(或采高)来确定。中厚以上煤层使用的双滚筒采煤机:

D≈（0.55～0.6）Hmax

，m

式中Hmax—煤层最大厚度，即最大采高，m。薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机：

D=Hmin－(0.1～0.3)，m

式中Hmin—煤层最小厚度，m。滚筒直径系列尺寸：

0.60m，0.65m，0.70m，0.80m，0.90m，1.00m，1.10m，1.25m，1.40m，1.60m，1.80m，2.Om，2.3m，2.6m。1．滚筒直径2．滚筒宽度滚筒宽度是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，也就是采煤机的截深。小截深能够有效地利用煤层的压张效应，但截深太小则对采煤机生产率有影响。采煤机常用截深为0.6～0.8m，随着综采技术的发展，也有加大到1.0～1.2m的趋势。3．螺旋升角螺旋叶片展开后如图4-14所示。螺旋升角是指螺旋线的切线与垂直螺旋轴心平面的夹角图4-14螺旋叶片的升角2．滚筒宽度螺旋叶片展开后如图4-14所示。螺旋升角是指螺旋螺旋升角计算式为：式中:D—螺旋滚筒直径，即截齿齿尖截割园直径；S—螺旋线螺距；Z—螺旋头数；L—螺旋线导程。外缘：内缘：螺旋升角的大小直接影响滚筒的装煤效果。升角越大排煤能力越强，但升角过大，会把煤抛到溜槽的采空区侧；升角过小，则排煤能力小，煤在螺旋叶片内循环，造成煤的重复破碎。国内外对螺旋升角进行过大量实验，一般认为螺旋叶片外缘升角在80～270范围内的装煤效果较好。螺旋升角计算式为：4．螺旋叶片的导程和头数导程是螺线旋转一周的轴向距离。如果螺旋头数为Z，螺距为S，则导程L=ZS。通常情况下，螺旋叶片头数为Z=2～4。以双头螺旋叶片用得最多，三、四头螺旋叶片一般用于直径较大的滚筒和开采硬煤层。5．滚筒的旋向和转向螺旋滚筒的螺旋方向有左旋和右旋之分。右旋滚筒应顺时针旋转，左旋滚筒逆时针旋转，才能保证正确的排煤方向。逆转：截齿截割方向与碎煤下落方向相反（图4-15a）；顺转：截齿截割方向与碎煤下落方向相同时(图4-15b)。4．螺旋叶片的导程和头数5．滚筒的旋向和转向双滚筒采煤机的滚筒转向如图4-16所示。前顺后逆（图a）：这种方式装煤效果好，前滚筒不向司机甩煤；前逆后顺（图b）：当滚筒直径较小时，采用这种方式不经过摇壁下面装煤。图4-15滚筒的顺转与逆转图4-16双滚筒采煤机转向双滚筒采煤机的滚筒转向如图4-16所示。图4-15滚筒的单滚筒采煤机滚筒转向如图4-17所示。左工作面：顺时针旋转(图a)；右工作面：逆时针旋转（图b）。这样，当采煤机向上采煤时为顺转，向下清扫浮煤为逆转，装煤效果好，并且机身受力比较平衡，机器稳定性较好。4-17单滚筒采煤机转向单滚筒采煤机滚筒转向如图4-17所示。4-17单滚筒采煤机转6．滚筒转速确定滚筒转速主要考虑切屑厚度。滚筒转动时，切屑厚度按月牙形规律变化，如图4-18所示。图4-18滚筒切屑厚度最大切屑厚度：

,cm

平均切屑厚度：，cmvq—牵引速度，m/min；m—同一截线上的截齿数；n—滚筒转速，r/min。6．滚筒转速图4-18滚筒切屑厚度最大切屑厚度：滚筒转速太高则切屑厚度太薄，将减小煤的块度并增加粉尘，如果滚筒转速太低而牵引速度太大，则切屑厚度有可能超过截齿长度，造成截齿损坏，影响切屑。所以，滚筒转速应该与牵引速度合理匹配，才能增加煤的块度，提高装煤效果。单滚筒采煤机滚筒直径较小，装煤能力差，为了保证必要的生产率，一般滚筒转速较大，通常为40～60r/min。双滚筒采煤机滚筒直径较大，滚筒转速较低，通常为30～40r/min。现代采煤机滚筒转速有降低的趋势。（三）截齿与截齿配置1．截齿截齿是直接破碎煤的刀具，有时还截割夹层矸石或顶底板岩石。实际生产中，因截齿经常损坏，需要更换，所以应力求结构简单，固定可靠，拆装方便,并要有足够的强度和耐磨性。滚筒转速太高则切屑厚度太薄，将减小煤的块度并增加粉尘，如果滚扁型截齿（图4-19a）：刀杆是沿滚筒半径方向安装的，又称径向截齿，适用于截割各种硬煤，包括坚硬煤和粘性煤。镐型截齿（图4-19b）：刀杆安装方向接近滚筒的切线，又称切向截齿，一般用在脆性煤和节理发达的煤层中。截齿刀身的材料一般为40Cr、35CrMnSi、35CrMnV等合金钢。截齿的端头镶有硬质合金，其材料常用YG-8C或YG-11C（Y表示钨，G表示钴，C表示粗粒度）。图4-19截齿及其固定方法扁型截齿（图4-19a）：刀杆是沿滚筒半径方向安装的，又称径2．截齿配置截齿在滚筒上的分布情况通常用截齿配置图来表示，如图4-20所示。图4-20截齿配置图横座标表示截齿在滚筒园周上的安装位置，纵座标表示截齿在滚筒轴线上的安装位置。水平线表示截齿的运动轨迹，称为截线。相邻两线之间的距离称为截距。黑点表示0o截齿，小园圈表示倾斜截齿，向煤壁倾斜用“+”号，向采空区侧倾斜用“-”号。2．截齿配置图4-20截齿配置图横座标表示截齿在滚筒园周上二、截割部减速器1．截割部传动方式图4-21截割部传动方式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a：电动机-固定减速箱-摇臂-滚筒图b：电动机-固定减速箱-摇臂-行星齿轮传动-滚筒图c：电动机-减速箱-滚筒图d：电动机-摇臂-行星齿轮传动-滚筒二、截割部减速器图4-21截割部传动方式2．截割部传动特点采煤机的电动机都采用四极电机，其出轴转速=1460～1475，而滚筒转速为=20～50，传动比一般为75～30。通常要经过3～5级齿轮减速。各圆柱、圆锥齿轮的传动比一般不大于3～4。当末级采用行星齿轮传动时，其传动比可达5～6。采煤机电动机轴线与滚筒轴线垂直时，传动系统中必须有圆锥齿轮传动。圆锥齿轮应放在高速级(第一或二级)，并采用圆弧锥齿轮。圆弧锥齿轮的轴向力应使两轮推开，以增大齿侧间隙，避免轮齿楔紧造成损坏。圆弧锥齿轮的轴向力方向取决于齿轮转向及螺旋线方向。采煤机电动机除驱动截割部外还要驱动牵引部，截割部传动系统中必须设置离合器，使采煤机在调动工作或检修时将滚筒与电动机脱开，离合器一般也放在高速级，以减小尺寸及便于操纵。2．截割部传动特点为了适应不同煤层要求，滚筒有两种以上转速，因此截割部应有变速齿轮。没有变速齿轮时，至少应当有可更换齿轮，以获得两种以上转速。为加长摇臂，扩大调高范围，摇臂内常有3～5个惰轮，致使截割部齿轮数较多。由于行星齿轮传动为多齿啮合，传动比大，效率高，可减小齿轮模数，所以末级采用行星齿轮传动可简化前几级传动。采煤机中一般采用2K-H行星传动系统，即用两个中心轮(太阳轮)及一个系杆H，若干个行星轮进行传动。（7）采煤机承受很大的冲击载荷，为保护传动部件，某些采煤机的传动系统中设置了安全剪切销。当外载荷达到3倍额定载荷时，剪切销剪断，滚筒停止工作。剪切销应放在高速级，并应便于更换。为了适应不同煤层要求，滚筒有两种以上转速，因此截割部应有变速3．截割部的润滑采煤机截割部因传递的功率大而发热严重，其壳体温度可高达100℃，传动装置的润滑十分重要。减速箱中最常用的润滑方法是飞溅润滑，其优点是：润滑强度高，工作零件散热快，不需润滑设备，对润滑油的油质和粘度降低不敏感。油面位置应将大齿轮直径的1/3～1/4浸入油中。采煤机经常处在倾斜状态下工作，必须保证能自然润滑。在倾斜状态下，由于润滑油积聚在低处，高处传动零件润滑不好，因此应避免油池太长，有时需要人为地将油池分隔成几个独立区域，以保证自然润滑。3．截割部的润滑如果各传动零件所在的水平相差太大，且有低速齿轮副，则应采用强迫润滑。强迫润滑能保证向各润滑点供油。摇臂内传动零件的润滑是个特殊问题：割顶部煤时滚筒上升，摇臂端部齿轮得不到润滑；割底煤时滚筒下降，润滑油集中在摇臂端部。为此，常规定滚筒割顶煤一段时间后，应停止牵引，将摇臂下降，以润滑端部齿轮，然后再升起滚筒继续工作。如果各传动零件所在的水平相差太大，且有低速齿轮副，则应采用强第四节滚筒采煤机牵引部牵引部是采煤机的重要组成部件，它担负采煤机工作时的移动和非工作时的调动任务，直接影响采煤机工作机构的工作，并对整机的生产能力和工作性能产生很大影响。牵引部主要由牵引机构和牵引部传动装置两部分组成。传动装置的重要功能是进行能量传递和转换，即将电动机的电能转换成机械能并传递给主链轮或驱动轮。牵引机构则是直接驱动采煤机沿工作面行走的装置。一、对牵引部的工作要求（1）要有足够大的牵引力，特别是在倾角比较大的煤层，牵引力应该足以克服割煤及采煤机爬坡等工作阻力。（2）牵引速度一般为0～20m/min，因此传动装置的总传动比应大于300。第四节滚筒采煤机牵引部牵引部是采煤机的重要组成部件，它担（3）因为沿工作面煤层的变化及夹矸、硬夹杂物的分布是随机的，必须根据煤质软硬来调节牵引速度的大小，因此，牵引部总传动比和牵引速度应能在工作过程中随时调节，并且最好实现无级调速。（4）牵引部应有可靠、完善的自动调速系统和完善的保护装置。应根据电动机负载、牵引力大小来实现自动调速及过载保护，还应设置油温、油质保护和防止机器下滑的装置。新一代的采煤机，还设有自动监测和故障诊断系统，以保证采煤机安全运行。（5）操作方便。牵引部应有手动操作、离机操作及自动调速等装置。（6）零部件应有高的强度和可靠性。虽然牵引部只消耗采煤机装机功率的10%～15%，但因牵引速度低，牵引力大，零部件受力大，所以必须有足够的强度和可靠性。（3）因为沿工作面煤层的变化及夹矸、硬夹杂物的分布是随机的，二、牵引机构1．链牵引机构牵引链的固定方式有：无预紧力的刚性固定有预紧力的刚性固定带弹簧紧链装置的固定和带液压紧链装置的固定。图4-22锚链牵引装置1-主链轮；2-导链轮；3-锚链；4-拉紧装置图4-23液压紧链器原理图1-牵引链；2-导向轮；3-紧链缸；4-单向阀；5-减压阀；6-截止阀；7-安全阀二、牵引机构图4-22锚链牵引装置图4-23液压紧链器原2、无链牵引机构随着采煤机向大功率、重型化及大倾角方向发展，其电动机功率已增大到450～750kW以上，牵引力已达到400～600kN，链牵引已经不能满足要求，因而从上世纪70年代以后，无链牵引得到了很大发展。图4-24齿轮-销轨式无链牵引机构图4-25滚轮-齿轨式无链牵引机构2、无链牵引机构图4-24齿轮-销轨式无链牵引机构图4-2图4-26链轮-链轨式无链牵引机构1-驱动链轮；2-传动装置；3-圆环链；4-导向滚轮；5-链轨架；6-侧挡板；7-底托架图4-27复合齿轮-齿条式无链牵引机构1-牵引部；2-双四齿交错齿轮；3-双六齿交错齿轮；4-交错齿条图4-26链轮-链轨式无链牵引机构图4-27复合齿轮-三、牵引部传动系统（一）牵引部传动系统的类型图4-28牵引部传动系统分类三、牵引部传动系统图4-28牵引部传动系统分类（二）机械牵引机械牵引是指全部采用机械传动装置的牵引。其特点是工作可靠，但只能实现有级调速，并且结构复杂，目前已经很少采用，所以不作介绍。（三）液压牵引液压牵引采用液压传动和控制系统实现传动、调速、换向和各种保护功能。液压传动的牵引部具有无级调速特性，且换向、停止、过载保护易于实现，便于操作并能根据负载实现自动调速，保护系统比较完善，因而得到广泛应用。其缺点是：效率低，油液容易污染，零部件容易损坏，使用寿命较低。（二）机械牵引（三）液压牵引1．主回路形式图4-29牵引部机械传动系统方案1．主回路形式图4-29牵引部机械传动系统方案2．补油及热交换回路补油泵体积要小，流量脉动要小，流量通常为主泵的15%～20%左右，工作压力一般为1.5～2.5MPa。一般多采用齿轮泵或转子泵。为保护油质，防止油液污染，在吸油管上设粗滤油器。热交换回路采用热交换阀将马达排出的部分热油引出，经背压阀及冷却器流回油箱，与补油回路配合，实现冷热油交换。热交换阀一般采用二位三通、三位四通或三位五通液控换向阀。背压阀的作用是保持系统低压侧和控制回路有一定压力。低压溢流阀、可调节流阀和单向阀都可以作背压阀。图4-30液压牵引主回路和热交换回路1-主液压泵；2-液压马达；3-辅助泵；4、5、12-单向阀；6-整流阀；7-背压阀；8-冷却器；9、10-滤油器；11-堵塞指示器；13-低压安全阀2．补油及热交换回路图4-30液压牵引主回路和热交换回路3．保护回路采煤机液压系统中有许多保护回路，如高压过载保护、低压保护等，如果使用内曲线马达（目前已很少使用），还有反链撞击回路。（1）高压保护（2）低压保护图4-31液压牵引高压保护回路图4-32液压牵引低压保护回路3．保护回路图4-31液压牵引高压保护回路图4-32液压4．牵引部的调速与换向为了充分发挥采煤机效能，提高生产率，在新型采煤机上，一般都设有手动调速、液压自动调速和电机功率自动调速等机构，如图4-33所示。图4-33液压牵引采煤机调速换向系统无论是手动调速还是液压或电机自动调速，所发出的信号都是送到液压伺服机构，通过液压伺服机构改变主油泵的排量或排油方向，使牵引部液压马达改变转速或调整方向，实现采煤机的调速和换向。4．牵引部的调速与换向图4-33液压牵引采煤机调速换向系统（1）液压伺服机构图4-34液压伺服机构工作原理1-随动阀；2-随动杠杆；3-变量油缸；4-变量泵

组成:随动阀（控制元件）、变量油缸（执行元件）、变量油缸（反馈元件）及控制油（动力源）原理：当A点移动时，随动杠杆绕C点摆动，于是B点带动随动阀芯移动。控制油液经随动阀进入变量油缸，推动活塞伸缩，并使液压泵变量机构摆动，从而改变油泵的排量。随着变量油缸活塞杆的移动，随动杠杆又绕A点反向摆动，B点又带动随动阀芯反向移动。当随动阀芯回到中间位置时，变量油缸的活塞杆停止移动，液压泵变量机构的摆角保持一定，液压泵在所调整的排量和流量下运转。A点移动的距离越大，则变量油缸活塞杆的行程和变量泵变量机构的摆角越大，泵的流量变化就越大。（1）液压伺服机构图4-34液压伺服机构工作原理组成:随动阀（2）手动调速手动调速是由采煤机伺机直接发出调速信号进行调速的。为了操作方便，在采煤机上常采用换向阀和油缸配合，向主泵的液压伺服机构发出信号。（3）液压自动调速液压自动调速系统是采煤机的一种主要调速方式。当采煤机牵引力变化时，牵引部液压系统主回路的压力也会变化，因此，可以用主回路压力作为控制信号，通过液压伺服机构改变主泵排量，以实现调速。液压自动调速系统中，通常是通过调速油缸向伺服机构的输入端发出减速信号的。在减速过程中，手动调速装置的弹簧被压缩。当减速信号消失后，弹簧向伺服机构发出增速信号，因此自动调速机构只能在预先选定的牵引速度范围内工作。（2）手动调速（3）液压自动调速（4）电机功率自动调速采煤机工作过程中，电动机的有效功率与电压和电流成正比，电流变化反映了采煤机功率的变化情况。因此就能根据电机的负载情况，利用功率传感器得到相应的电流信号，通过电机功率自动调速装置（信号转换装置），把电流信号转换成液压信号，送到液压伺服机构的输入端，以实现调速。当电机过载时，通过降低牵引速度减小截割功率，负载减轻后，在调定范围内增加牵引速度。采煤机使用的信号转换装置有电磁阀、调速电机和力矩马达等。采煤机输出的功率包括截割部和牵引部所消耗的功率，而牵引部所消耗的功率很小。采用电机恒功率自动调速，不仅能保证电动机经常处于满载状态下运行，而且能防止电动机过载。（4）电机功率自动调速（四）电牵引概念：用调速电机来驱动采煤机的牵引部，并利用电气调速装置改变电动机的旋转方向和转速，以实现牵引方向的变换和牵引速度的调节。电牵引采煤机具有结构简单、运行可靠、反应灵敏、效率高、动态特性好等特点，并有完善的检测和显示系统，可用于大倾角煤层。

类型：直流可控硅调速、交流变频调速、开关磁阻电机调速和电磁滑差离合器调速的几种方式。直流电牵引通过改变直流电动机电枢电压及励磁电压的大小和方向来实现电动机的调速和换向，分串激直流电动机和他激直流电动机两种类型，其中他激直流电动机应用最多。交流电牵引应用交流变频技术，依靠交流变频装置改变交流电动机的低电频率和供电相序来实现电动机的调速和换向，它比直流调速技术更先进，工作更可靠，有取代直流调速的趋势。（四）电牵引类型：直流可控硅调速、交流变频调速、开关磁阻电机1．直流他激电动机的调速特性直流他激电动机的电枢绕组和励磁绕组分别供电、分别控制，其机械特性是硬特性，机械方程为：n—电动机转速；

M—电动机转矩；

V—电枢端电压；I—电枢电流；

Rs—电枢电阻；φ—一对磁极的磁通；Km、Ke—与电动机结构有关的参数。利用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的导通与截止来调节电枢电压U，以此来调节电动机转速，同时保持磁通和电枢电流不变，就可以实现恒转矩自动调速。如果调节磁通来调节电动机转速，同时保持和不变，并使和的乘积不变，就可以实现恒功率自动调速。1．直流他激电动机的调速特性n—电动机转速；利用晶闸管整流和当截割部电动机以电流为信号按恒功率自动调速时，通过对直流电动机的和的调节来实现牵引速度的调节，调速特性如图4-35所示。图4-35牵引速度的瞬态特性截割电动机恒功率自动调速时所对应的牵引部的牵引力和牵引速度是随机变化的，如图曲线4。为了尽量避免牵引部的自动调速对截割电动机自动调速的干扰，曲线4应在自动调速当截割部电动机以电流为信号按恒功率自动调速时，通过对直流电动2．直流串激电动机的牵引调速特性直流串激电动机也是采用晶闸管整流和触发电路控制晶闸管的调速系统，其调节电枢电压的方法与直流他激电动机基本一样，机械特性方程在形式上也与直流他激电动机的一样，但电枢绕组和励磁绕组是串联的。励磁磁通φ随电枢电流I的变化而变化，当电枢电压U一定，负载转矩增大时，由于磁通增大，电动机转速下降；当负载转矩下降时，由于磁通减弱，转速上升。其M和n的乘积变化不大，所以直流串激电动机的调速属于恒功率调速，其特性属于软特性。当调节电枢电压（电源电压）U时，此特性曲线为一簇平移的双曲线。直流串激电动机的软特性具有起动转矩大，过载能力强，电路简单等特点，当截割功率增大时，牵引力也随之增大，同时牵引速度下降，负载功率也就随之下降，有利于避免过载。串激电动机空载时牵引速度急剧升高，理论上会出现“飞车”，但由于采煤机空载运行时负载也不小，一般不会发生。2．直流串激电动机的牵引调速特性3．交流电动机的牵引调速特性交流电动机的转速方程为f—定子电源频率，Hz；

p—电动机的磁极对数；

s—转差率

从公式中可知，只要调节供电频率f，就可以调节电动机转速n。但f在工频以下变化时，气隙磁通φq为当f升高时，如果U不变，则φq下降，导致电动机转矩下降。为保持φq不变，通常采用同时调节U和f，并使压频比恒定，即U/f为常数。3．交流电动机的牵引调速特性f—定子电源频率，Hz变频调速的牵引特性如图4-36所示。图4-36变频调速的牵引特性

上述调压调频（VVVF）是交流电动机变频调速控制的基本原理。为实现VVVF变频调速，一般采用交-直-交变频器。采用二极管整流将交流变成直流，再采用SPWM正弦脉宽调制逆变器，将直流变成可调频的交流，以实现交流电动机的频率调速控制。SPWM控制可采用微机软件实现或大规模SPWM集成块实现，采煤机上广泛采用微机软件实现。变频调速的牵引特性如图4-36所示。图4-36变频调速的4．开关磁阻调速电动机原理开关磁阻调速电动机（简称SRD）是20世纪80年代推出的一种新型无级变速系统，主要由开关磁阻电动机（简称SRM）、功率变换器、转子位置检测器和控制器组成，其基本框图如图4-37所示。目前常用的是三相6/4结构双开关SRD和四相8/6结构分压式SRD。图4-37SRD基本框图4．开关磁阻调速电动机原理图4-37SRD基本框图第五节滚筒采煤机的附属装置一、挡煤板及其翻转装置门式挡煤板弧形挡煤板二、防滑装置《煤矿安全规程》:倾角大于12°时，采煤机应设防滑装置。简单的办法是在采煤机底托架下面顺着煤层倾斜向下的方向装设防滑杆，它可利用手把操纵。采煤机上行时，防滑杆放下，万一断链下滑，防滑杆即顶在刮板上，只要及时停止输送机，即可防止机器下滑；下行采煤时，由于滚筒顶住煤壁机器不会下滑，因而可将防滑杆抬起。无链牵引的采煤机中，利用液压力松闸、弹簧力抱闸的摩擦制动器，以有效地防止机器下滑。第五节滚筒采煤机的附属装置一、挡煤板及其翻转装置二、防滑三、底托架底托架的结构：焊接底托架:由钢板焊成2～4段框架，用螺栓联接而成，它的刚性较差。铸造底托架:刚性好，重心底，有利于机器稳定工作。底托架下的形式：（1）用四个刚性支座支承在输送机上，它的结构简单，但不能“调斜”；（2）用两个刚性支座和两个可调支座支承，例如通常在采空区侧用两个可调滑靴套在输送机的导向管上，煤壁侧用两个滑靴或滚轮支承在输送机槽帮或铲煤板上，这种支承可以调斜，用得最普遍；（3）用四个可调支座支承，既可调高，又可调斜，但结构复杂，且这种支座系统是静力不定的，已很少应用。三、底托架四、电缆拖移装置采煤机上(下)行采煤时，需要收、放电缆和水管。通常把电缆和水管装在电缆夹里，由采煤机拖着一起移动。电缆夹由框形链环用铆钉联接而成，每段长0.71m，各段之间用销铀联接。链环朝采空区侧是开口的，电缆和水管从开口放入并用挡销挡住。电缆夹的一端用一个可回转的弯头固定在采煤机右端的电气接线箱上。五、灭尘装置1．喷雾灭尘的方法:内喷雾和外喷雾。2．冷却喷雾系统压力水经过电动机、牵引部的冷却器后，通过引射器喷出，形成外喷雾。压力水经过截割部（冷却器）后，通过滚筒上的喷嘴喷出，形成内喷雾。进水口处水压为2～3MPa，喷嘴处的水压为1～1.5MPa。四、电缆拖移装置此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！

感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！

感谢您的支持，我们努力采掘机械课件.第四章采掘机械课件.第四章第四章滚筒采煤机的原理及总体结构滚筒采煤机是目前国内外采煤机械的主要类型。它与刨煤机相比有许多优点：采高范围大，对各种煤层的适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，还有利于实现综采设备配套和自动控制。现代滚筒采煤机总体结构应具有以下特征：装机功率应能满足采煤机生产率的要求；截割机构能适应煤层厚度变化而可靠工作；牵引机构能在工作过程中随时调节并实现无级调速；机身所占空间尽量小；可拆成几个独立的部件，便于运输和检修；所有电气设备都具有防爆性能，能在有煤尘瓦斯爆炸危险的矿井工作；电机、传动装置牵引部等有超负荷安全保护装置；具有防滑装置，以防止采煤机沿煤层倾向自动下滑；具有内外喷雾灭尘装置；工作稳定可靠，操作简便。第四章滚筒采煤机的原理及总体结构滚筒采煤机是目前国内外采煤主要内容：采煤机的原理及参数采煤机的类型及总体结构滚筒采煤机的截割部滚筒采煤机的牵引部滚筒采煤机的附属装置重点：采煤机的工作方式、基本参数、总体结构、使用与维护难点：滚筒采煤机的总体结构主要内容：第一节滚筒采煤机的原理及参数一、滚筒采煤机的构成传统的双滚筒采煤机主要由电动机、截割部、牵引部、电气控制系统及附属装置等部分构成。图4-1双滚筒采煤机的结构原理1-电动机；2-牵引部；3-牵引链；4-截割部减速箱；5-摇臂；6-滚筒；7-弧形挡煤板；8-底托架；9-电气控制箱；lO-摇臂调高油缸；11-机身调斜油缸；12-滑靴；13-拖缆装置第一节滚筒采煤机的原理及参数一、滚筒采煤机的构成图4-1二、滚筒采煤机的工作方式1．普采工作面主要设备配置及采煤过程普采工作面设备布置如图4-2所示。图4-2普采工作面设备布置

1-回风巷；2、4、9-金属铰接顶梁；3-切眼刮板输送机；5-单滚筒采煤机；6-金属支柱；7-采空区；8-推溜千斤顶；10-煤壁；11-运输巷刮板输送机；12-输送机机头部高档普采：以单体液压支柱及铰接顶梁支护顶板的又称高档普采

二、滚筒采煤机的工作方式图4-2普采工作面设备布置高档普采普采工作面的采煤过程如下：（1）采煤机的滚筒进入下切口，开始由下向上截割上部煤，截割下的煤由滚筒上的螺旋叶片装入刮板输送机槽中，通过输送机运出。（2）紧随采煤机之后清理顶板，挂顶梁。（3）当采煤机行走至工作面上切口后，采煤机开始返回，采下部余煤并清扫浮煤。（4）在采煤机后面清出新机道，并在距采煤机10～15m处开始推移刮板输送机。推移距离等于采煤机滚筒截割深度，也称为步距，一般为O.6～1.0m。（5）当输送机移到新机道之后，在悬挂的顶梁下面支撑金属支柱或单体液压支柱。同时把采空区后排支柱和铰接顶梁拆除，让顶板岩石冒落下来，这个过程叫回柱放顶。普采工作面的采煤过程如下：2．综采工作面主要设备配置及采煤过程综采工作面设备布置如图4-3所示

图4-3综采工作面设备布置1、7-端头支架；2-液压安全铰车；3-喷雾泵站；4-液压支架；5-刮板输送机；6-双滚筒采煤机；8-集中控制台；9-配电箱；10-乳化液泵站；11-移动变电站；12-轨道；13-带式输送机；14-转载机主要设备：双滚筒采煤机可弯曲刮板输送机自移式液压支架

2．综采工作面主要设备配置及采煤过程图4-3综采工作面设备综采工作面的采煤过程如下：（1）双滚筒采煤机6骑在可弯曲刮板输送机5上，自工作面一端开始向另一端采煤。滚筒上的螺旋叶片将落煤装入输送机内，由输送机运出工作面，进入下顺槽转载机14，再由转载机将煤装到顺槽可伸缩胶带输送机13上运走。（2）随采煤机行走之后移动液压支架，及时支护顶板。（3）在采煤机后面一定距离10～15m处，推移工作面刮板输送机。当采煤机行走至工作面另一端时，各个工序相应完成之后，就实现了一个完整的采煤循环。综采工作面的采煤过程如下：端部斜切法（又称拉锯法），如图4-4所示：图4-4端部斜切法进刀方式采煤机从工作面一端行走之前，先把输送机溜槽推移至在离采煤机约20m范围逐渐弯曲，而其余部分则紧贴煤壁（图a）。翻转挡煤板，将前滚筒升起，后滚筒放下，然后采煤机开始行走，在输送机的引导下，滚筒逐渐切入煤壁达一个截深（图b），斜切长度约20m。随后将输送机推直(图c)，翻转挡煤板，并将前滚筒放下，后滚筒升起，前滚筒变后滚筒，后滚筒变前滚筒，反向斜切入煤壁，直到工作面端头。然后再次翻转挡煤板，对调滚筒上下位置(图d)，开始一个采煤行程。当采煤机到达工作面另一端后，用同样方法斜切进刀，进行反方向的采煤行程。端部斜切法（又称拉锯法），如图4-4所示：图4-4端部斜切法中部斜切进刀法（又称为半工作面法），如图4-5所示图4-5中部斜切进刀方式采煤机停在工作面一端时（图a），把离它较远的右半个工作面输送机全部推向煤壁，调整好滚筒主挡煤板位置后，快速牵引采煤机清理底煤和浮煤。到达工作面中部时（图b），降低行走速度，滚筒先斜切进刀，达到一个截深后，便开始右半个工作面采煤，液压支架随采煤机之后也向前推移一个步距。采煤机到达工作面端头后，把输送机溜槽推直，调整好滚筒和挡煤板位置（图c），用类似方法进行反向采煤行程。行程结束后，再推移右半个工作面输送机溜槽（图d），准备下一个采煤过程。中部斜切进刀法（又称为半工作面法），如图4-5所示图4-5三、综采设备的配套关系1．一般综采设备的配套关系采煤机、刮板输送机和液压支架（简称“三机”）组成的综采设备，有严格的配套要求，如图4-6所示。图4-6综采工作面的配套尺寸选择综采设备时，还必须考虑以下几个方面的配套关系：采煤机的采高与支架高度相适应；采煤机机身宽度与输送机溜槽宽度相适应；采煤机的截深与移架步距相适应；采煤机牵引速度与支架的移架速度相适应；采煤机的生产率与输送机的生产率相适应。三、综采设备的配套关系图4-6综采工作面的配套尺寸选择综采2．高产高效综采工作面设备的配套由于综采设备机型日益增多，各机型又有各自不同的优势，根据煤层赋存条件、工作面生产能力及设备新旧接替的要求，经常采用国产与引进设备交叉互配使用。不同采煤机、输送机和液压支架可形成多种合理的配套。但只有选型合理、配套恰当，才能获得良好的使用效果。因此，要使综采工作面“三机”都能发挥最大的生产潜力，必须在性能参数、结构参数、工作面空间尺寸及相互连接的形式、强度和尺寸等方面互相匹配。当前正在获得广泛推广的高产高效综采工作面，其突出特点是产量大、效率高，这就要求工作面主要设备及动力和控制设备不仅功率大，而且设备相互匹配、耐用，一般都成套购置或专门设计制造。2．高产高效综采工作面设备的配套四、滚筒采煤机的基本参数采煤机的基本参数确定了滚筒采煤机的适应范围和主要技术性能。它们既是设计采煤机的主要依据，又是综采成套设备选型的重要依据。1．采高:采煤机的实际开采高度2．截深：工作机构（如滚筒）切入煤壁的深度。滚筒采煤机的最大截深一般为0.5～1.0m,我国通常采用0.6m，大功率电牵引采煤机的截深通常为0.85m。3．截割速度：滚筒截齿齿尖的切线速度。截割速度取决于滚筒转速和滚筒直径，一般为3.5～5.0。4．牵引速度：采煤机沿工作面移动的速度。目前采煤机的最大牵引速度为20左右

四、滚筒采煤机的基本参数1．采高:采煤机的实际开采高度5．牵引力：采煤机行走时牵引机构所需要承受的载荷。大小可根据采煤机重量、装机功率确定，一般为装机功率的1～1.3倍，设计时可参考表4-1。6．装机功率：采煤机电动机的总功率，采煤机的功率主要消耗在截煤上，牵引只占10%～20%。7．生产率：理论生产率可按下式计算

Q=60BHvqγ，t/h

在采煤过程中，由于日常维护、检查和更换截齿、处理故障、支护顶板等原因，采煤机的实际生产率要比理论生产率低的多。5．牵引力：采煤机行走时牵引机构所需要承受的载荷。大小第二节滚筒采煤机类型及总体结构一、滚筒采煤机的类型按滚筒数目分:单滚筒采煤机、双滚筒采煤机、多滚筒等，目前双滚筒采煤机应用最普遍。按牵引方式分:钢丝绳牵引、链牵引和无链引采煤机，目前大量采用的是无链牵引方式。按牵引部位置可分:内牵引与外牵引采煤机，其中内牵引应用比较广泛。按牵引部调速方式分:机械牵引、液压牵引与电牵引采煤机，机械牵引应用很少。此外，还可按煤层厚度和倾角对采煤机进行分类。第二节滚筒采煤机类型及总体结构一、滚筒采煤机的类型二、采煤机的总体布局结构滚筒采煤机一般由电动机、截割部、牵引部、电气系统和附属装置等几部分组成。常见的总体布局有两种，即电机沿轴向（纵向）布置方式和多电机横向布置方式。1．电机沿轴向布置方式图4-7链牵引采煤机的轴向布置方式1-截割部固定减速器；2-电动机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂二、采煤机的总体布局结构图4-7链牵引采煤机的轴向布置方式图4-8无链牵引采煤机的轴向布置方式1-截割部固定减速器；2-电动机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂；6-行走机构；7-牵截合一箱；8-电控箱图a为双滚筒单电机的一般布局结构；图b为双滚筒单电机牵截合一的布局结构；图c为双滚筒双电机布局结构；图d为双滚筒双电机牵截合一的布局结构。图4-8无链牵引采煤机的轴向布置方式2．多电机横向布置方式图4-9多电机横向布置方式1-电控箱；2-牵引部电机；3-牵引部；4-滚筒；5-摇臂；6-截割部电机；7-行走机构；8-行走部；9-变频调速及电控箱图a:为双滚筒多电机驱动的有链液压牵引采煤机；图b:为双滚筒多电机驱动的无链牵引采煤机；图c:为无链电牵引采煤机。2．多电机横向布置方式图4-9多电机横向布置方式图a:为双三、滚筒布置长壁回采工作面多采用水平滚筒，主要分为单滚筒和双滚筒两种。由于滚筒直径不宜过大，当煤层较厚时，单滚筒采煤机往返截割两个行程才能推进一个截深。但当煤层较薄时，为了缩短采煤机长度和避免采用直径过小的滚筒，单滚筒采煤机反而较合适。双滚筒采煤机每截割一个行程就可以推进一个截深，对煤层厚度变化和顶板、底板起伏的适应性好。双滚筒采煤机滚筒一般对称布置在机身两端，但也有集中布置(不对称布置)在机身一端的，见图4-10所示。长壁工作面有左右之分。如果面向煤层倾斜方向的上方，煤壁在左侧为左工作面，煤壁在右侧为右工作面。当采煤机从一个工作面迁往方向相反的工作面之后，不对称布置的采煤机（包括单滚筒采煤机）需要改装以便保持滚筒位于采煤机机身的下端。三、滚筒布置四、调高与调斜调高：调整滚筒位置的高低；调斜：调整滚筒轴相对于顶板和底板(或机身相对于煤层走向)的倾斜角度。

调高方式：摇臂调高、截割部机身整体调高。图4-11摇臂调高方式1-调高油缸；2-小摇臂；3-摇臂轴；4-摇臂四、调高与调斜图4-11摇臂调高方式图4-12机身调高方式（MXP-240型采煤机）

1-调高油缸；2-机身；3-托架调斜的方法：在采煤机机身下靠采空区的一侧，设置两个同步伸缩的调斜油缸，使采煤机机身可绕靠煤壁侧的支撑摆动一个角度。图4-12机身调高方式（MXP-240型采煤机）调斜的方五、驱动方式单机驱动方式分别驱动方式联合驱动方式从有效利用设备能力的角度来考虑，分别驱动并不是最佳方案。因为两台电动机的实际载荷可能相差悬殊，负载重的电动机限制了采煤机的牵引速度，而另一台却可能还没有满载。单机驱动不存在这个问题，可以较充分地利用装机功率。联合驱动时，由于电动机驱动特性难免有些差异，从理论上说，不可能两台电动机同时达到满载，所以也不能充分利用装机功率。因此，单机驱动和分别驱动是常用的驱动方式，联合驱动则很少采用。通常的做法是，按单机驱动方式设计的采煤机，只要再加一台相同功率的电动机，就可以演变出装机功率增加一倍的大功率采煤机。五、驱动方式第三节滚筒采煤机截割部采煤机的截割部主要由工作机构及传动装置两部分组成。工作机构指螺旋滚筒及安装在滚筒叶片上的截齿，其功能是截煤和装煤。传动装置指的是截割部固定减速器、摇臂齿轮箱以及滚筒内的传动齿轮，其功能是将采煤机电动机的动力传递到工作机构上，以满足工作机构转速及扭矩的需要，同时还要满足调高的要求，使工作机构保持在合适的位置工作。一、采煤机的工作机构(一)工作机构的类型滚筒采煤机的工作机构承担截煤并兼有装煤的任务。工作机构对机器受力、传动系统、工作稳定性、单位能耗、煤的块度以及生产率有直接影响。采煤机工作机构的类型很多，有链式、螺旋滚筒式、钻削式、截楔式等工作机构，其中以螺旋滚筒应用最为广泛。第三节滚筒采煤机截割部采煤机的截割部主要由工作机构及传动（二）螺旋滚筒的结构及参数螺旋滚筒由筒毂、端盘、螺旋叶片、齿座和喷嘴组成，如图4-13所示。图4-13螺旋滚筒1-螺旋叶片；2-端盘；3-齿座；4-喷嘴；5-筒毂；6-截齿

结构参数:滚筒直径滚筒宽度螺旋升角螺旋头数滚筒转向转速等（二）螺旋滚筒的结构及参数图4-13螺旋滚筒1．滚筒直径截齿齿尖的截割园直径，根据煤层厚度(或采高)来确定。中厚以上煤层使用的双滚筒采煤机:

D≈（0.55～0.6）Hmax

，m

式中Hmax—煤层最大厚度，即最大采高，m。薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机：

D=Hmin－(0.1～0.3)，m

式中Hmin—煤层最小厚度，m。滚筒直径系列尺寸：

0.60m，0.65m，0.70m，0.80m，0.90m，1.00m，1.10m，1.25m，1.40m，1.60m，1.80m，2.Om，2.3m，2.6m。1．滚筒直径2．滚筒宽度滚筒宽度是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，也就是采煤机的截深。小截深能够有效地利用煤层的压张效应，但截深太小则对采煤机生产率有影响。采煤机常用截深为0.6～0.8m，随着综采技术的发展，也有加大到1.0～1.2m的趋势。3．螺旋升角螺旋叶片展开后如图4-14所示。螺旋升角是指螺旋线的切线与垂直螺旋轴心平面的夹角图4-14螺旋叶片的升角2．滚筒宽度螺旋叶片展开后如图4-14所示。螺旋升角是指螺旋螺旋升角计算式为：式中:D—螺旋滚筒直径，即截齿齿尖截割园直径；S—螺旋线螺距；Z—螺旋头数；L—螺旋线导程。外缘：内缘：螺旋升角的大小直接影响滚筒的装煤效果。升角越大排煤能力越强，但升角过大，会把煤抛到溜槽的采空区侧；升角过小，则排煤能力小，煤在螺旋叶片内循环，造成煤的重复破碎。国内外对螺旋升角进行过大量实验，一般认为螺旋叶片外缘升角在80～270范围内的装煤效果较好。螺旋升角计算式为：4．螺旋叶片的导程和头数导程是螺线旋转一周的轴向距离。如果螺旋头数为Z，螺距为S，则导程L=ZS。通常情况下，螺旋叶片头数为Z=2～4。以双头螺旋叶片用得最多，三、四头螺旋叶片一般用于直径较大的滚筒和开采硬煤层。5．滚筒的旋向和转向螺旋滚筒的螺旋方向有左旋和右旋之分。右旋滚筒应顺时针旋转，左旋滚筒逆时针旋转，才能保证正确的排煤方向。逆转：截齿截割方向与碎煤下落方向相反（图4-15a）；顺转：截齿截割方向与碎煤下落方向相同时(图4-15b)。4．螺旋叶片的导程和头数5．滚筒的旋向和转向双滚筒采煤机的滚筒转向如图4-16所示。前顺后逆（图a）：这种方式装煤效果好，前滚筒不向司机甩煤；前逆后顺（图b）：当滚筒直径较小时，采用这种方式不经过摇壁下面装煤。图4-15滚筒的顺转与逆转图4-16双滚筒采煤机转向双滚筒采煤机的滚筒转向如图4-16所示。图4-15滚筒的单滚筒采煤机滚筒转向如图4-17所示。左工作面：顺时针旋转(图a)；右工作面：逆时针旋转（图b）。这样，当采煤机向上采煤时为顺转，向下清扫浮煤为逆转，装煤效果好，并且机身受力比较平衡，机器稳定性较好。4-17单滚筒采煤机转向单滚筒采煤机滚筒转向如图4-17所示。4-17单滚筒采煤机转6．滚筒转速确定滚筒转速主要考虑切屑厚度。滚筒转动时，切屑厚度按月牙形规律变化，如图4-18所示。图4-18滚筒切屑厚度最大切屑厚度：

,cm

平均切屑厚度：，cmvq—牵引速度，m/min；m—同一截线上的截齿数；n—滚筒转速，r/min。6．滚筒转速图4-18滚筒切屑厚度最大切屑厚度：滚筒转速太高则切屑厚度太薄，将减小煤的块度并增加粉尘，如果滚筒转速太低而牵引速度太大，则切屑厚度有可能超过截齿长度，造成截齿损坏，影响切屑。所以，滚筒转速应该与牵引速度合理匹配，才能增加煤的块度，提高装煤效果。单滚筒采煤机滚筒直径较小，装煤能力差，为了保证必要的生产率，一般滚筒转速较大，通常为40～60r/min。双滚筒采煤机滚筒直径较大，滚筒转速较低，通常为30～40r/min。现代采煤机滚筒转速有降低的趋势。（三）截齿与截齿配置1．截齿截齿是直接破碎煤的刀具，有时还截割夹层矸石或顶底板岩石。实际生产中，因截齿经常损坏，需要更换，所以应力求结构简单，固定可靠，拆装方便,并要有足够的强度和耐磨性。滚筒转速太高则切屑厚度太薄，将减小煤的块度并增加粉尘，如果滚扁型截齿（图4-19a）：刀杆是沿滚筒半径方向安装的，又称径向截齿，适用于截割各种硬煤，包括坚硬煤和粘性煤。镐型截齿（图4-19b）：刀杆安装方向接近滚筒的切线，又称切向截齿，一般用在脆性煤和节理发达的煤层中。截齿刀身的材料一般为40Cr、35CrMnSi、35CrMnV等合金钢。截齿的端头镶有硬质合金，其材料常用YG-8C或YG-11C（Y表示钨，G表示钴，C表示粗粒度）。图4-19截齿及其固定方法扁型截齿（图4-19a）：刀杆是沿滚筒半径方向安装的，又称径2．截齿配置截齿在滚筒上的分布情况通常用截齿配置图来表示，如图4-20所示。图4-20截齿配置图横座标表示截齿在滚筒园周上的安装位置，纵座标表示截齿在滚筒轴线上的安装位置。水平线表示截齿的运动轨迹，称为截线。相邻两线之间的距离称为截距。黑点表示0o截齿，小园圈表示倾斜截齿，向煤壁倾斜用“+”号，向采空区侧倾斜用“-”号。2．截齿配置图4-20截齿配置图横座标表示截齿在滚筒园周上二、截割部减速器1．截割部传动方式图4-21截割部传动方式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a：电动机-固定减速箱-摇臂-滚筒图b：电动机-固定减速箱-摇臂-行星齿轮传动-滚筒图c：电动机-减速箱-滚筒图d：电动机-摇臂-行星齿轮传动-滚筒二、截割部减速器图4-21截割部传动方式2．截割部传动特点采煤机的电动机都采用四极电机，其出轴转速=1460～1475，而滚筒转速为=20～50，传动比一般为75～30。通常要经过3～5级齿轮减速。各圆柱、圆锥齿轮的传动比一般不大于3～4。当末级采用行星齿轮传动时，其传动比可达5～6。采煤机电动机轴线与滚筒轴线垂直时，传动系统中必须有圆锥齿轮传动。圆锥齿轮应放在高速级(第一或二级)，并采用圆弧锥齿轮。圆弧锥齿轮的轴向力应使两轮推开，以增大齿侧间隙，避免轮齿楔紧造成损坏。圆弧锥齿轮的轴向力方向取决于齿轮转向及螺旋线方向。采煤机电动机除驱动截割部外还要驱动牵引部，截割部传动系统中必须设置离合器，使采煤机在调动工作或检修时将滚筒与电动机脱开，离合器一般也放在高速级，以减小尺寸及便于操纵。2．截割部传动特点为了适应不同煤层要求，滚筒有两种以上转速，因此截割部应有变速齿轮。没有变速齿轮时，至少应当有可更换齿轮，以获得两种以上转速。为加长摇臂，扩大调高范围，摇臂内常有3～5个惰轮，致使截割部齿轮数较多。由于行星齿轮传动为多齿啮合，传动比大，效率高，可减小齿轮模数，所以末级采用行星齿轮传动可简化前几级传动。采煤机中一般采用2K-H行星传动系统，即用两个中心轮(太阳轮)及一个系杆H，若干个行星轮进行传动。（7）采煤机承受很大的冲击载荷，为保护传动部件，某些采煤机的传动系统中设置了安全剪切销。当外载荷达到3倍额定载荷时，剪切销剪断，滚筒停止工作。剪切销应放在高速级，并应便于更换。为了适应不同煤层要求，滚筒有两种以上转速，因此截割部应有变速3．截割部的润滑采煤机截割部因传递的功率大而发热严重，其壳体温度可高达100℃，传动装置的润滑十分重要。减速箱中最常用的润滑方法是飞溅润滑，其优点是：润滑强度高，工作零件散热快，不需润滑设备，对润滑油的油质和粘度降低不敏感。油面位置应将大齿轮直径的1/3～1/4浸入油中。采煤机经常处在倾斜状态下工作，必须保证能自然润滑。在倾斜状态下，由于润滑油积聚在低处，高处传动零件润滑不好，因此应避免油池太长，有时需要人为地将油池分隔成几个独立区域，以保证自然润滑。3．截割部的润滑如果各传动零件所在的水平相差太大，且有低速齿轮副，则应采用强迫润滑。强迫润滑能保证向各润滑点供油。摇臂内传动零件的润滑是个特殊问题：割顶部煤时滚筒上升，摇臂端部齿轮得不到润滑；割底煤时滚筒下降，润滑油集中在摇臂端部。为此，常规定滚筒割顶煤一段时间后，应停止牵引，将摇臂下降，以润滑端部齿轮，然后再升起滚筒继续工作。如果各传动零件所在的水平相差太大，且有低速齿轮副，则应采用强第四节滚筒采煤机牵引部牵引部是采煤机的重要组成部件，它担负采煤机工作时的移动和非工作时的调动任务，直接影响采煤机工作机构的工作，并对整机的生产能力和工作性能产生很大影响。牵引部主要由牵引机构和牵引部传动装置两部分组成。传动装置的重要功能是进行能量传递和转换，即将电动机的电能转换成机械能并传递给主链轮或驱动轮。牵引机构则是直接驱动采煤机沿工作面行走的装置。一、对牵引部的工作要求（1）要有足够大的牵引力，特别是在倾角比较大的煤层，牵引力应该足以克服割煤及采煤机爬坡等工作阻力。（2）牵引速度一般为0～20m/min，因此传动装置的总传动比应大于300。第四节滚筒采煤机牵引部牵引部是采煤机的重要组成部件，它担（3）因为沿工作面煤层的变化及夹矸、硬夹杂物的分布是随机的，必须根据煤质软硬来调节牵引速度的大小，因此，牵引部总传动比和牵引速度应能在工作过程中随时调节，并且最好实现无级调速。（4）牵引部应有可靠、完善的自动调速系统和完善的保护装置。应根据电动机负载、牵引力大小来实现自动调速及过载保护，还应设置油温、油质保护和防止机器下滑的装置。新一代的采煤机，还设有自动监测和故障诊断系统，以保证采煤机安全运行。（5）操作方便。牵引部应有手动操作、离机操作及自动调速等装置。（6）零部件应有高的强度和可靠性。虽然牵引部只消耗采煤机装机功率的10%～15%，但因牵引速度低，牵引力大，零部件受力大，所以必须有足够的强度和可靠性。（3）因为沿工作面煤层的变化及夹矸、硬夹杂物的分布是随机的，二、牵引机构1．链牵引机构牵引链的固定方式有：无预紧力的刚性固定有预紧力的刚性固定带弹簧紧链装置的固定和带液压紧链装置的固定。图4-22锚链牵引装置1-主链轮；2-导链轮；3-锚链；4-拉紧装置图4-23液压紧链器原理图1-牵引链；2-导向轮；3-紧链缸；4-单向阀；5-减压阀；6-截止阀；7-安全阀二、牵引机构图4-22锚链牵引装置图4-23液压紧链器原2、无链牵引机构随着采煤机向大功率、重型化及大倾角方向发展，其电动机功率已增大到450～750kW以上，牵引力已达到400～600kN，链牵引已经不能满足要求，因而从上世纪70年代以后，无链牵引得到了很大发展。图4-24齿轮-销轨式无链牵引机构图4-25滚轮-齿轨式无链牵