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600万吨采煤机选型设计含3张CAD图,600,采煤,选型,设计,CAD
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1600 万吨采煤机选型设计摘 要采煤机选型设计这要内容包括：国内外采煤机的发展概况，采煤机选型计算，具体包括采煤机生产率一级电机功率的验算，采高，滚筒直径，卧底量与最大截割速度的校核等，我国目前主要采用滚筒采煤机，滚筒采煤机是机械化采煤工作面的主要设备，在特定的煤层厚度，硬度，倾角及顶底板条件下如何根据采煤工作面设计能力，正确选择采煤机，对高效、经济、安全生产具有重要作用，为了正确选择和合理使用采煤机，以提高采煤工作面的生产能力，以达到高产，高效、经济安全对采煤机选型的有关因素进行分析，提出一套比较完善的方法。关键词：采煤机 ;选型计算;功率26 million tons coal mining machine selection designAbstractThe design of coal mining machine selection includes: Type coal winning machine at home and abroad development situation of coal issued, including calculating the productivity level of the motor power of shearer, mining height are broken, roller diameter and quantity of the undercover with maximum cutting speed check and so on, our country mainly adopts shearer drum, drum shearer is the main equipment, mechanized coal mining face in particular coal thickness, hardness, Angle and the mining face under the condition of roof and floor according to design ability, correct selection of coal winning machine, plays an important role in high efficiency, economy and safety in production, in order to correctly select and rational use of coal winning machine, production capacity, in order to improve the coal mining face in order to achieve high yield, High efficiency and economic security analysis on the factors of coal mining selection, and put forward a set of comparatively perfect method.Key words:Coal winning machine ；Selection of ；power 目 录摘 要 .1ABSTRACT .21 概述 .11.1 国际采煤机的发展概况.11.1.1 德国 Eickhof 公司 .11.1.2 ：英国 LongAirdox 公司.11.1.3 美国 JOY 公司 .11.1.4 日本.211.5 波兰 KOMAG 采矿机械化研究中心.211.6 俄罗斯.21.2 国内采煤机发展概况.21.3 技术特点与发展趋势.71.31 装机功率增大。性能参数提高.71.32 中高压供电.71.33 监控保护系统智能化.71.4 电牵引系统向交流调速发展.91.5 无链牵引向齿轮一齿轨式演变.101.6 采煤机类型.111.7 采煤机的组成.141.8 电牵引采煤机的优点.152 采煤机选型的基本原则 .172.1 采煤工作面类型的选择原则.172.2. 采煤工作面类型选择的影响因素 .182.2.1 地质因素 .182.2.2 技术水平因素 .182.2.3 矿井管理水平 .192.2.4 经济因素 .192.3 确定型号时考虑如下因素：.192.3.1 根据煤的坚硬度选型 .192.3.2 根据煤层厚度选型 .192.3.3 根据煤层倾角选型 .203 采煤机选型 .203.1 滚筒直径的选择.213.2 截深的选择.213.3 滚筒转速及截割速度.213.4 采煤机最小设计生产率.223.5 采煤机在截割时的牵引速度.223.6 装机功率.243.7 采煤机牵引力.254 初选采煤机 .255 初选采煤机主要技术参数的校核 .275.1 最大采高的校核.275.2 最小采高的校核.285.3 卧底量校核C.295.4 采煤机最大截割速度的校核.295.5 采煤机牵引力的估算.296 截割部 .306.1 概述.306.2 适应采高要求.306.3 规格与性能.316.4 常见故障的分析及处理.326.5 截割电机.327 牵引传动部 .337.1 概述.337.1.1 牵引传动部布置 .337.1.2 制动器作用.337.1.2 牵引传动部安装.337.2 牵引传动部的用途.347.2.1 组成.347.2.2 调速.347.3 规格与性能.347.4 牵引电机.358 破碎机.359 采煤机故障 .369.1 判断故障的方法.369.1.1 先划清部位 .379.1.2 从部件到元件 .379.2 故障处理的一般步骤与原则.379.2.1 采煤机故障处理的一般步骤 .379.2.2 处理故障的一般原则 .379.2.3 处理故障应注意事项 .379.3 常见的液压故障原因及排除方法.3810 采煤机的使用和维护 .4010.1 采煤机的维护.4010.2 采煤机轴承的维护及漏油的防治.4310.3 煤矿机械传动齿轮失效的改进.4511 硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 .49参考文献 .52致 谢 .681 概述1.1 国际采煤机的发展概况德国 Eickhoff 公司和美国 JOY 公司，20 世纪 70 年代中期相继研制出直流电牵引采煤机。此后，世界上各主要采煤机研究制造公司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发。80 年代后期出现了交流电牵引采煤机。90 年代，开发出集电子、微电子、信息管理以及计算机智能技术于一体的大功率电牵引采煤机，如美国 JOY 公司的 LS 系列、英国 Long-Airdox 公司的 Electra、SL 系列，德国 Eickhof 公司的 EDW、SL 系列， 日本三井三池制作所的 MCLEDR 系列等电牵引采煤机。电牵引采煤机以其性能参数优良、可靠性高、自动化程度高、操作方便、监控保护及检测功能完善、经济效益高等优点被迅速推广使用。1.1.1 德国 Eickhof 公司自 1976 年研制成功直流电牵引采煤机后，基本停止了液压牵引采煤机的开发研究，陆续开发了多种形式电牵引采煤机。90 年代开发的 SL 系列横向布置交流电牵引采煤机，将截割电机布置在摇臂上。其中 S 型电牵引采煤机装机功率达 1 580kW，最大牵引力998LSOkN。SL300 型电牵引采煤机总装机功率 1 018 kW，采用双变频器一拖一系统，最大牵引速度达 545mrai 制系统具有交互式人机对话、设备健康预报、在线控制、数据传输等功能。1.1.2 英国 LongAirdox 公司自 1984 年研制成功第一台将截割电机布置在摇臂上的多电机横向布置得Electra550 型直流电牵引采煤机后，在其基础上加大功率，又研制成 Electra1000 型直流电牵引采煤机。90 年代，在 Electra 系列机型基础上，加大功率，改进控制系统，开发了 EL 系列交流电牵引采煤机，主要机型有 EL600、EL1000、EL1500、EL3000 型。在 EL 系列机型上装置的 Impact 集成保护及监控系统，具有负荷控制、机器监控、采煤机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全连锁、随机故障诊断、数据传输等功能。1.1.3 美国 JOY 公司20 世纪 70 年代研制成功 1ls 多电机横向布置直流电牵引采煤机后，又陆续研制了2IS-7IS 等型多电机横向布置直流电牵引采煤机。7155 采煤机总功率 1 940kW， 牵引速度 30mmin。采用 JOYUltratmc2000 型强力销轨无链牵引系统，加大链轨节距和宽度，并采用锻造销排；装备了与 6LS5 型通用的 JNA 机载计算机信息中心，具有人机通讯界面、故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功能。1.1.4 日本1987 年后陆续研制成功多种截割电机纵向布置的 MCLEDR 系列交流电牵引采煤机，近几年又开发了截割电机横向布置的多电机交流电牵引采煤机。采煤机装有微机工况监测及故障诊断系统，可数字显示牵引速度、滚筒位置、留顶底煤厚度、电机负载及各处温度，具有无线遥控，并可加装红外线发射器操纵液压支架。11.5 波兰 KOMAG 采矿机械化研究中心波兰在与中国合作研制成功 KSE 一 344 型薄煤层交流电牵引采煤机的基础上，陆续开发了 KSE 一 360、KSE 一 700、KSE 一 800RW2BP、KSE 一 535S2BP、KSE1000 型等交流电牵引采煤机。采煤机截深由 630 171111 提高到 8001 000 mm.11.6 俄罗斯前苏联 20 世纪 70 年代研制出 K128I-I直流电牵引采煤机后，又相继研制成功多种直流电牵引采煤机。9o 年代开发了 K 一 8 国型等交流电牵引采煤机。总体来看，俄罗斯的电牵引采煤机功率较小，直流牵引，性能参数较低。1.2 国内采煤机发展概况近年来。我国电牵引采煤机的研制和开发取得了长足的进步，在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上，进行二次开发，拥有了许多具有自主知识产权的换代产品，在我国煤矿综合机械化采煤工作面，国产采煤机已经占据主导地位， 完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。1991 年，煤炭科学研究总院上海分院与波兰合作，在国内率先研制成功我国第一台采用交流变频调速技术的薄煤层爬底板采煤机后，上海分院又先后研制成功了截割电机纵向布置的交流电牵引采煤机、截割电机横向布置的适用于中厚和较薄煤层的交流电牵引采煤机，并成功应用于晋城、淮南、徐州、大同等矿务局。到目前为止，国内各采煤机生产厂家均对交流电牵引采煤机进行了大量的研究开发。上海分院研制的 MG 系列电牵引采煤机已形成 9 大系列共几十个品种，现正在开发装机总功率达 l 800 kW 的交流电牵引采煤机； 太原矿山机器厂与上海分院合作， 将 AM500 液压牵引采煤机改造成 MG 375830 一 WD 型交流电牵引采煤机后， 又与兖州矿业集团合作，研制成功了 MGTY 40090033D 型交流电牵引采煤机；鸡西煤机厂与上海分院合作将 MG2300 一 W 型液压牵引采煤机改造成 MG300 360 一 WD 型交流电牵引采煤机后，又开发了 MG200463 型、MG400985 型交流电牵引采煤机；辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功我国首台应用电磁转差离合器调速技术的 MG668一 WD 型电牵引采煤机；无锡采煤机厂与中合作，开发研制成功国内首台应用开关磁阻电机调速纺机电研究所技术的 MG200500 一 CD 型电牵引采煤机。20 世纪 70 年代初，煤炭科学研究总院上海分部集中了主要技术骨干，研制了一台MD150 型综采工作面双滚筒采煤机。另一方面，改进了 DY100 型和 DY150 型单滚筒采煤机的普采。70 年代中后期，研制了 MLS3-170 型双滚筒采煤机。70 年代中国的采煤机的发展具有以下特点：1。装载机功率小例如，MLS3-170 型双滚筒采煤机，装机功率 170kW，KD150 型双滚筒采煤机，装机功率 150 kW，DY-100 和 DY-150 单滚筒采煤机，装机功率 100kW，功率 150 kW。2。链条牵引，输出牵引力小在此期间采煤机牵引方式为环链轮与牵引链轮的啮合传动，牵引力小，牵引力低于 200 kN。3。低牵引速度由于液压元件可靠性的限制，设计的牵引功率小，牵引速度一般不超过 6M/min。4。自开差由于双滚筒采煤机的短摇臂和链条牵引，很难穿过两端的两端，容易离开三角煤，因此需要手工清洗，因此单滚筒采煤机更是如此。5。工作可靠性差中国的产业基础相对薄弱，和组件的质量差，这反映了采煤机的使用寿命普遍较低，尤其是液压元件的损坏。在上世纪 70 年代末，共有 143 套综采设备被引入中国。世界上主要的采煤机，如英国、德国、法国、波兰和日本，都已进入中国市场。他们的技术也展现在中国人民面前。这为我们了解国外技术和掌握这些技术创造了条件。同时，它是成功的，通过自学在 70 年代采煤实践失去的经验和失败的教训都建立了中国的采煤机，这是发展方向，模仿和自我发展。解决硬煤层问题是八十年代的主要问题之一：薄煤层综合机械化成套设备的研制：“三硬”、“三软”4.5m 一次充分机械化综采成套设备的研制 G 设备：短工作面开采、短煤臂采煤机的研究与开发问题。据初步统计，有超过 50 种采煤机的发展和上世纪 80 年代发展起来的。它是中国的采煤机的收获时间，基本满足在中国各种煤矿的需求。20 世纪 80 年代采煤机的发展具有以下特点：1、注重采煤机系列的发展，扩大使用范围。20 世纪 70 年代发展起来的采煤机只有一种，非常单一，覆盖面很小。很难满足不同煤层开采的需要。20 世纪 80 年代以来，开发了一系列采煤机。一种动力采煤机可以从各种类型中得到。主要部件可用于不同的采煤机，不仅扩大了工作面的范围，而且便于用户零件的管理。采煤机的系列化是 80 年代采煤机发展的一个突出特点。2。部件首先解决了问题，提高采煤机的工作可靠性。总结上世纪 70 年代采煤机发展的经验教训，组成部件的可靠性直接决定采煤机的研制成功率。因此，主要的内容是主电机解决了主电机的问题，解决了机器烧坏的现象，解决了齿轮的问题，从材料的选择开始了热处理工艺，以及国内先进技术的成功经验。博学多才。以德国齿轮为目标，解决了低速重载齿轮早期失效的问题：液压系统和液压元件的处理。主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部分工作的可靠性。20世纪 80 年代中期，采用了斜轴泵、斜井电机、阀组和调速。组织等都包含在关键问题上。3。无链牵引的推广应用将使采煤机工作平稳，使用安全。在大功率采煤机的引进，无链牵引技术引入中国，与德国柯夫公司的销轨无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引的绝大部分，且技术成熟。因此，我国采煤机无链条牵引接近进口机组结构。采用仿制和进口技术生产的采煤机更是如此。非链式牵引使采煤机工作平稳，使用安全，牵引力大。因此，深受广大用户的欢迎，大功率采煤机采用无链条牵引系统。1.2.320 世纪 90 年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代90 年代以后，随着煤炭生产向集约化方向发展，降低工作效率，提高工作面单产成为煤炭开发的主流，发展高产高效的工作面势在必行。（1）大功率高参数液压牵引采煤机：最具代表性的是 MG2X400 W 采煤机。（2）高性能电牵引采煤机：电牵引采煤机的发展始于 20 世纪 80 年代，90 年代发展，电力牵引发展有两种技术途径：直流和交流。进入 90 年代后，交流变频调速技术得到了普遍的应用。中厚煤层采煤机。上海分公司先后开发了 MG200500WD、MG200450-BWD、MG250/600WD、MG400920 WD、MG450/1020 WD 采煤机。变频调速箱可以是机载的，可以是非机载的。此外，还推出了 8 种机型并投入使用，取得了良好的效果。在介绍英国全套直流电牵引技术的基础上，太原矿山机械厂研制出两种 MG400900-WD 和 MG250/600WD 型电牵引采煤机，以及鸡西煤机厂和辽源煤机厂A。LSO 开发了交流牵引采煤机。虽然国内电牵引采煤机的发展速度很快，但与世界先进国家的采煤机相比，其性能和可靠性仍有较大差距。因此，一些实力雄厚的矿务局在装备高产高效工作面的情况下，将目光投向了国外和先进的电动牵引采煤机。沈福华能集团在美国引进了 7LS和 6LS 电牵引采煤机，兖州矿业集团公司引进了 SL500 型德国和日本 MCRE-DR102 型交流牵引采煤机。然而，由于价格昂贵，引进的采煤机较少，90 年代采煤机的特点如下：1。多电机驱动横向布置的总体结构已成为电牵引采煤机发展的主流。在中国研制的电牵引采煤机通常是水平排列。主要部件由单个电机驱动。传动系统相互独立，无动力传递，结构简单，拆卸拆卸方便，有取代电机纵向布局的趋势。2。对中国的采煤机与世界先进水平的主要参数之间的差距正在缩小。在安装电源领域，在中国的水力采煤机功率为 800KW，的电牵引采煤机功率1020kw，其牵引功率 2x50kw，能够满足高和效率高的需求。在牵引和牵引速度方面，牵引力最大牵引力达到 700 kN，最大牵引速度可达 1256M/min，在微处理器的监测、故障显示和无线电离控制方面达到了较高的技术水平。3。液压紧固技术发展的成功采煤机连接件频繁松动是影响工作可靠性的重要因素，难以解决。液压螺母和特种超高压泵在电牵引采煤机中得到推广应用。防松效果显著，基本解决了采煤机的可靠性问题。回顾在过去 30 年里，中国的采煤机的发展历史，它是一个对我们国家的发展，引进国外先进技术的引进和模仿引进自力更生的道路。从 20 世纪 70 年代以来，主要依赖进口采煤机以满足中国的生产需求。近年来，国内煤矿机械几乎占了全国的比重。整个采煤机市场，这也是一个显著的进步。20 世纪 80 年代末，第一座 MG34 42PWD 薄煤层强爬层交流牵引采煤机与波兰煤炭科学研究总院上海分院合作开发研制，已成功地应用于大同市局。雅矿。采用 MG34 42PWD 型电牵引采煤机电气牵引技术，对液压牵引采煤机进行了改造。在鸡西煤矿机械厂生产的 MG300 系列液压牵引采煤机的基础上，成功地改造了 MG3006802WD 型电牵引采煤机，并于 1996 年 7 月在大同市的金华故宫矿投入使用。同时，在太原矿机厂生产的 AM2500 液压牵引采煤机上，采用交流牵引调速装置改造了 MG3758302WD 型电牵引采煤机。截至目前，中国已形成了电牵引采煤机生产基地 5。鸡西煤矿机械厂、太原矿山机械厂、煤炭科学研究院上海分院、辽源煤矿机械厂生产的交流牵引采煤机、西安煤矿机械厂生产的直流电牵引采煤机。电牵引采煤机开发最近在中国具有以下特点：（1）电牵引采煤机多电机驱动横向布置。切割电机水平布置在摇臂上，消除了螺旋锥齿轮和复杂轴。（2）组件的功率和牵引功率大大提高，电源电压（单电机的 400 千瓦以上）从1140V 提高到 3300 伏，保证了电源的质量和电机的性能。（3）电力牵引采煤机在交流变频调速牵引装置中起主导作用，一些厂家也研制开发了直流牵引采煤机。（4）主体分为 3 个部分，底部支架被取消。大大提高了各部件的设计和制造强度。部件与高强度液压螺母连接，拆卸拆卸方便，提高整机的可靠性。（5）采煤机电气控制技术和电气控制装置的可靠性不断提高。在通用性、互换性和集成性等方面，功能齐全，实现了无线随机控制。数字和微型电子控制装置已进入试验阶段。（6）在横向切削电机上，采用具有弹性缓冲性能的扭矩轴，提高传动部件的可靠性，对提高采煤机的整体可靠性和时间利用率起到了积极的作用。（7）对耐磨辊和镐形切削齿的研究，促进了我国轧辊和切削齿的制造技术。研制开发的耐磨辊可用于硬煤切割 F34。本实用新型具有轴向力波动小、工作稳定性好、块煤率高、能耗低等优点。1.3 技术特点与发展趋势1.31 装机功率增大。性能参数提高(1)单台截割电机功率均在 400 kW 以上。多数采煤机单台截割电机功率已达到6OO kW，7LS5 采煤机单台截割电机功率高达 750 kW。(2)牵引功率均在 80 kW 以上，最大已达 220 kW。(3)总装机功率超过 1 000 kW，如 7LS5 达 1 94OkW，EL3000 总装机功率最高达 2 000 kW。(4)牵引速度、牵引力大幅提高。牵引速度 l525mmin，牵引力 500 kN 以上。最大牵引速度 545 mrain(SL300)，最大牵引力 998 kN。(5)截割功率增大，支架随机支护的实现，加大滚筒截深。l0 年前，截深大多是630700 Inll1，现普遍采用 1 0001 200 眦截深，个别达到 1 500 Infn 截深。(6)提高采煤机可靠性和可利用率。国外采煤机元部件设计寿命：齿轮 12500h，轴承 20 00030000h，电机绝缘寿命 44000h，滚筒采煤 64 万 t。采煤机大修周期 2 年，出煤量 300500 万 t。我国要求采煤机出煤量 150200 万 t 而不大修，差距很大。1.32 中高压供电随着采煤机装机功率大幅度提高， 工作面不断加长，整个工作面容量超过5000kW，工作面长度达到 300m。为减少输电线路损耗，提高供电质量和电机性能，普遍采用中高压供电。主要供电等级有 2300、3300、4160、5000V 等。1.33 监控保护系统智能化现代电牵引采煤机均装有建立在微处理机基础上的智能化监控、监测和保护系统，可以实现交互式人机对话、无线电遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、健康(故障)诊断及与预警、自动控制、自动调高等多种功能，以保证采煤机维护量最小，利用率最高，并可实现与液压支架、工作面输送机的信息交互和联动控制等功能。如安德森公司 EL 系列机型上装置 Impac：t 集成保护与监控系统，Eichhof 公司的Eichhof 一数据汇集技术系统，JOY 公司 6LS 型电牵引采煤机的 JNA 网络信息中心等。监控保护系统智能化主要功能：(1)负载控制通过截割电机电流的监测，调整采煤机的牵引速度，使采煤机在不同工况下以最优化的参数进行工作，保证传动系统不易受持续冲击影响；(2)工作面定位控制 识别采煤机在工作面的位置，在机头、机尾自动减速和停止，与支架配合实现自动随机移架；(3)与工作面输送机联机负荷控制 通过输送机的负荷监测来调节采煤机的采煤量，使采煤机和输送机的生产能力相匹配；(4)自动调高控制 将具有一定分辨率的煤岩分界识别传感器结合计算机控制，组成煤岩分界传感装置及煤岩分界识别系统。目前已应用于生产实际或正处于研究和试验阶段的煤岩识别方法及分析系统主要有：记忆智能程控、振动频谱分析、天然丁射线、测力截齿、放射性同位素、噪声红外线、雷达探测等。其中记忆智能程控煤岩分界识别及控制系统在实际生产中应用最多，是目前国外主要机型所采用的自动调高技术。而雷达探测技术被认为是最有应用前景的一种煤岩分界识别方法；(5)运行状态监控与显示 采煤机数据采集系统可采集机器参数：输入电压，电机电流，轴承、绕组和冷却水温度，控制电流，润滑油温度、消耗量，液压系统油位、压力、温度，冷却和喷雾降尘水量、水压，牵引速度、方向，摇臂操作角度，过载保护监控等。如 Eickhof 公司 SL 系列采煤机装备有MICOS68 矿用微机系统，主菜单 10 个子菜单包括采煤机运行状态；自动操纵；截割部参数；牵引部参数、液压系统参数、各检测点温度、各电动机电流；水量、水压；控制系统软、硬件型号；诊断、预警(口令)等，多数保护项目可以通过人机交互方式予以屏蔽；(6)数据传输、顺槽控制及地面监控采煤机远程通讯和工作面集中控制技术是现代化矿井的标志。它包括工作面设备的运行参数与地面控制中心的数据传输、运行状态和位置的监控，地面控制中心对井下设备工作运行的操作控制，也就是实现无人工作面的最终目的。采煤工作面作为关键的移动设备，采煤机要有运行数据(包括故障信息)远程传输技术、位置检测技术的支持，在此前提下方可能实现地面对井下设备运行数据的检测、管理，乃至实现集中控制(或监控)。引进的 6LS5、SL50o、SL30o 采煤机都实现了数据远程传输、集中监控和部分集中控制。(7)专家系统和故障诊断把来自监控、性能检测和运行参数的数据和信息与以往机器维护、使用情况进行比较，对机器的健康运行进行诊断，也可对特定错误和推荐方案提供风险评估。1.4 电牵引系统向交流调速发展电牵引采煤机的牵引方式按牵引电机的类型可分为直流牵引和交流牵引。早期的电牵引采煤机大多采用直流调速系统。自日本 20 世纪 80 年代中期研制成功第一台交流电牵引采煤机，交流调速系统以其技术先进、可靠性高、维护管理简单、价格低廉等优点，被迅速推广应用。9o 年代中后期研制的大功率电牵引 采煤机均采用交流变频调速牵引系统。交流牵引正逐步替代直流牵引，成为今后电牵引采煤机的发展方向。早期的交流牵引均采用一个变频器拖动 2 台牵引电机，变频器对电机的性能参数难以准确检测，控制和保护功能无法完全发挥。德国 SL300 型电牵引采煤机，采用 2 个变频器分别拖动 2 台牵引电机的牵引系统，使牵引的控制和保护性能更加完善。这种 拖一的牵引系统也正被逐步采用，成为电牵引技术发展的又一特点。总体结构趋向模块化及多电机横向布置横向布置方式可使各部件由单独电机驱动，机械传动系统彼此独立，可模块化设计，结构简单，装拆方便。美国从 1LS 开始将截割电机横向布置在摇臂上，今沿用。英国从 Electra550 开始，采用电机横向布置。德国进入 20 世纪 9o 年代，开发了横向布置的 SL 系列电牵引采煤机。波兰电牵引采煤机均采用横向布置方式。薄煤层电牵引采煤机的总体结构(1)机身的布置方式机面高度、机身厚度、中板高度和过煤高度是互相制约的。为了降低采高下限，加大过煤空间，具有代表性的机身布置方式有爬底板、骑输送机和悬臂三种方式。1)爬底板方式如MG344一PWD型、EDW300一LN型、MCLEDR7575M型等采煤机。前滚筒反转割底，后滚筒正转割顶。以MG344为例，机道的机面高度721mm，输送机上方的机面高度656mm；机道的机身高度550mm，输送机上方的过桥架高度210mm；因此采高下限为1m，过煤高度为340mm(中板高度106mm)。爬底板方式的优点是采高下限小，过煤高度大，缺点是：煤壁侧的浮动腿对底板起伏的适应性差，煤壁侧的行走轮和导向滑靴事故多，煤层厚度变化不能太大。2)骑输送机方式如MG2X100456一WD型、MGN132316一DW 型、MG132315一WD 型、MG132320一WD型等采煤机，品种最多。以MG2X100456为例，机面高度853mm，输送机上方的机身高度380mm，过煤高度310mm(中板高度163mm)；输送机上方的摇臂电机护套处过煤高度还要小一些。显然对于骑输送机的薄煤层采煤机来说，要求机面高度800mm、采高下限11In是困难的。3)悬臂方式如1K103型采煤机。机身悬在机道里，前滚筒反转割底，后滚筒正转割顶。优点是采高下限小，过煤高度大，缺点是较难保持稳定和平(2)牵引机构的布置方式1)内牵引方式。其牵引部布置在机身上。2)外牵引方式。其牵引部布置在工作面输送机的机头机尾处，类似于拖钩刨煤机，由采空侧的圆环链牵引。优点是体积小，功率大，可靠性高，维修方便；缺点是牵引链有脉动，牵引、截割动载荷都较大。对于1In、特别是O8m的煤层，外牵引采煤机可能比内牵引采煤机、刨煤机更具竞争力。(3)截割电动机的布置方式1)截割电动机布置在机身上。除了传统的纵向布置外，还有横向多电机并联布置，如1K103型、MG344型等。优点是可不用摇臂行星头，装煤效果好，机头尾自开缺口性能好，缺点是摇臂强度低。2)截割电动机布置在摇臂煤壁侧。前滚筒反转割底，后滚筒正转割顶，当顶煤、伪顶大量跨落在前后截割电机之间时，采煤机可能进退不得。3)截割电动机布置在摇臂采空侧。如果是单电机，可能由于电机直径过大，影响到过煤间隙，或电机过长，则受到机道宽度的限制。如果双电机并联，缺点是摇臂宽而短，会影响自开缺口，两个电机功率不平衡。1.5 无链牵引向齿轮一齿轨式演变随着牵引力的不断增大，销轮一齿轨式无链牵引已经淘汰，齿轮一链轨式无链牵引也已使用不多，现在采煤机无链牵引正逐步趋向于采用齿轮一齿轨式无链牵引，这是一种从齿轮一销轨式演变而来的无链牵引结构， 圆柱销被齿轨所取代，焊接结构改成了整体精密铸造或锻造， 宽度增大， 节距由125 mm增加到l75mm.薄煤层电牵引采煤机的技术发展趋势 (1)降低采高下限。1015a内，采高下限1m的薄煤层电牵引采煤机会继续采用传统的内牵引；采高下限10m的薄煤层电牵引采煤机可能改用外牵引，悬臂或爬底板方式，机身采用多电机布置，滚筒内没有摇臂行星头有利装煤。(2)加大功率和功率密度。截割电机的功率和功率密度是薄煤层采煤机的技术瓶颈。截割功装机总功率：344型为300344kW，国内最大的450系列为200456 kW。截割电机功率密度：344型(150kW)为1179kWm ，450 系列(100kW )为947kWm 。(3)发展中压机载。采用中压开关磁阻电机调速的MG132320-WD型电牵引采煤机已经鉴定，并推广应用。中压交流变频调速的采煤机尚未研发，其实它与中压开关磁阻调速是用同样的高压IGBT管(3300V)。笔者2000年即呼吁研制，2003年JOY宣布研制成功。中压机载是12m薄煤层交流变频电牵引采煤机的关键技术，必须尽快突破。(4)加大牵引速度。(5)开采大倾角薄煤层。采用机载中压能量回馈型四象限运行方式，实现分段遥控，以降低司机的劳动强度(避免司机在工作面爬上爬下)。(6)提高设备成套性。薄煤层采煤机、输送机、支架应增强配套性，避免由于各个单位各自研制而缺乏沟通的情况，对于薄煤层综采的总体设计来说，应由一个单位负责牵头。如输送机中部槽高度和机头机尾高度降低，无链牵引轨道给截割电机让点空间，采煤机机身顶面和支架顶梁底面平行，液压支架人行道便于通行等等，都应有一个整体的考虑。(7)提高自动化程度。1.6 采煤机类型滚筒采煤机的种类很多，可根据滚筒的数量、行走机构的形式、驱动装置的速度驱动方式、行走部件的位置、机身的引导方式以及由牛奶机输送的工作面、GE等进行分类。结构的整体布置。根据滚筒的数量分为单滚筒和双滚筒采煤机，其中双滚筒采煤机是最常用的。根据行走机构采用钢丝绳牵引、链条牵引和无链牵引采煤机。驱动装置的调速方式分为机械调速、液压调速和电动调速滚筒采煤机（通常称为机械牵引、液压牵引和电动牵引采煤机）。根据行走部分的位置，分别绘制内外牵引采煤机。根据机身与工作面输送机的匹配导向，将采煤机分为两种：平底槽式和底爬式采煤机。根据适用的煤层厚度，划分厚煤层、中厚煤层和薄煤层采煤机。根据适用的煤层倾角，分为缓倾斜、大倾角、急倾斜煤层采煤机。纵向布置在摇臂上的采煤机和切割（主）电机，在机身上水平布置，切割电机在摇臂上的采煤机上水平布置。两种总体结构安排的分析与比较：1）整机布局纵向布置采煤机纵向布置由左右摇臂七个（或八个）部分、左右切割部分、主（辅助）电机、牵引泵箱体和中间箱体组成。切割电机布置在采煤机的中部，偏心端用于退出轴，一侧提供足够的宽度来安装采煤机电气设备和控制元件。除对接接头外，主要部件通过锚栓与底部托架连接，机身较长。但是机身的宽度可以更窄，这有助于减少顶部和顶部之间的距离。横向排列当滚筒采煤机采用横向布置时，主电机与摇臂直接连接，中间部分为左右牵引和行走减速箱和中间箱（分为高泵箱和电子CO两个隔室）。控制盒）。这样，机身短而无底支架。为了克服多点、大圆周、大扳手、结构复杂、维修困难的缺点，近年来在采煤机中采用了固定的下支架，并在推广多电机布局的基础上开发了框架底托架。机器的主要部件用插件装入底部支架。另一个趋势是拆除底部支架，并直接使用强大的液压自锁螺栓将采煤机的所有部件固定在一起。螺栓的张紧力约为500 kN，大的张紧力将构件组合成一个整体。采煤机无底支架，简化了整体结构，增加了煤空间。采煤机在工作过程中必须承受冲击载荷，当连接件由普通高强度螺栓制成时，松动现象是不可避免的。由于采煤机工作环境的特殊性，当螺栓松动时，不可能按规定拧紧所有连接螺栓。因此，普遍存在的现象是采煤机在松动时会继续工作，最终导致采煤机部件和机身限位装置的损坏以及机壳某些部位的变形。液压螺栓的使用从根本上解决了这些问题。2）权力转移纵向布置采煤机纵向布置在主要部件之间有动力传递，部件之间的连接非常高。连接面上有漏油环节。横向排列采煤机的主要部件没有动力传递和独立性。安装、维护、维修方便。3）力条件横向排列摇臂支撑座的切割阻力、油缸支撑座的支承力和行走机构的牵引力均由牵引行走箱的箱体承担。简化了结构，结构简单，可靠性高。纵向布置采煤机纵向布置时，上述几个力必须由底部支架及其对接螺栓和大部件的对接螺栓支撑。一旦螺栓松动，就会带来严重后果。4）构件设计的合理性横向排列采煤机横向布置。由于切削电机和输出电机的输出轴从切削电机到滚子输出轴的横向排列，采用所有正齿轮传动来节省一对加工复杂的锥齿轮传动，使结构简单化。ED，传输效率高，制造成本低。纵向布置采煤机纵向布置由于切割电机而布置在中部。从电机到滚子输出轴，必须有一对锥齿轮传动装置，因此加工和调整复杂，制造成本高；当电机布置在机身中部时，动力从电机传递到左右。气缸输出轴，其中一个必须通过液压泵箱。为此，需要一个贯穿液压泵箱全长的轴，这给泵箱的设计带来了困难，使泵箱的结构复杂化。5）煤层适应性纵向布置采煤机的竖向布置适用于煤层厚度，综采和一般开采都有模型。横向排列采煤机的宽度随着主电机长度的增大而增大。工作面顶部控制距离较大。因此，在普通采煤或煤层较薄、工作面顶板控制距离严格的条件下，采煤机的水平布置在使用中受到限制。随着电机功率的增加，电机的宽度将变宽，这将给工作面的支承带来困难。在使用薄煤层时，如果采煤机存在横向布置，仍存在切割电机堵塞煤的问题。6）破碎结构的设置横向排列水平采煤机的破碎结构难以确定。目前，国外虽有结构破损，但结构复杂，功率小，最大功率仅为75 kW。纵向布置采煤机纵向布置的破碎机构是方便合理的，破碎能力可根据需要设计，因为直接从主电机获得动力。7）负载功率横向排列卧式采煤机采用多电机驱动。牵引和切割所需的功率由各自的电机提供。近十年来，随着采煤机的功率和生产能力的提高，单电机驱动已不能适应生产率的发展。因此，许多先进国家相继采用多电机驱动采煤机。特别地，电动牵引采煤机由多个电动机驱动。纵向布置立式采煤机主电机不仅用于采煤，而且部分动力用于采煤机牵引和摇臂高度调节。1.7 采煤机的组成采煤机主要由电动机、牵引装置、切割装置和附件等组成（图 1.1）。电机是滚筒采煤机的动力部件，通过输出轴的两端分别驱动两个切割部件和牵引部件。采煤机的电机都是防爆的，通常用定子水冷却，以减小电机的尺寸。牵引部分：通过其主动链轮和固定在工作面输送机 3 两端的牵引链啮合，使采煤机沿工作面移动，牵引单元为采矿机行走机构。左、右切削部分减速齿轮箱：在齿轮减速后，将电动机的动力传递给摇臂 5 齿轮，驱动辊 6 旋转。滚筒：采煤机落煤装载煤的工作机理。辊子上有端板和螺旋叶片，上面有镐齿。螺旋刀片用于将切煤机安装到刮板输送机上。为了提高螺旋滚筒的加载效果，辊子的侧面装有一个弧形挡板 7，它可以根据不同的采矿方向来回转动 180 度。图图 1 1 双滚筒采煤机双滚筒采煤机底部支架：是固定式和轴承式整体采煤机的底框。通过其下部 9 下部四个滑靴，将采煤机安装在刮板输送机的槽口上，在导纱管上设置两个滑块侧滑块靴，保证采煤机的可靠导向。提升油缸：摇臂可随滚筒升降，调整采煤机的采煤高度。倾斜滚筒用于调整 Shearer 的纵向倾角，以满足煤层沿开采方向的切割要求。电气控制箱：内部装有各种电气控制元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。另外，采煤机为了降低电机和牵引部的温度，提供内外喷洒水，具有特殊的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在牵引装置中，并由采煤机牵引到工作面输送机的电缆槽中。1.8 电牵引采煤机的优点采煤机的牵引载荷特性主要是在切削过程中的恒转矩特性，所需的功率是机械特性。动力机械的机械特性是传递时的软特性。这是电机或泵电机系统唯一能满足这种恒转矩恒功率负载特性的特性，这种特性是针对人的机械特性，即负载按人的规律变化。在调谐特性方面，速度和刚度越大，速度调节或工作速度越好。从这个角度来看，直流电机、交流电机和液压泵电机系统都是硬特性。因此，无论是电力牵引还是液压牵引，都应该说都具有良好的调速特性。但液压牵引的机械特性受泄漏、粘度、温度和清洁度、油的制造和维护质量的影响，特性曲线逐渐软化，但电机的特性不是。受液压传动的负荷的影响，即电力牵引的牵引特性。良好，调速性能良好，牵引特性曲线可长期保持稳定。牵引特性在实际应用中存在两个问题：1、当前液压牵引时，双牵引时，牵引力增加 1 倍，牵引速度比单牵引少一半左右，在设计中可使泵电机的位移增加 1 倍，但应增加液压件的体积。很多。电力牵引电源不存在这个问题。2、DC 和交流牵引能在负荷特性坐标系的四象限中运行，并能向采煤机提供牵引力或制动力，液压牵引能在象限内运行，仅提供牵引力，制动力由制动制动器提供。液压牵引还利用液压背压产生制动，如法国 DTS300 和 SIRUS400 采煤机，但制动力不大。电牵引采煤机用于超速牵引时，通常是指机器在大角度工作面上滑动时的超速牵引，电机以超同步速度运行。此时，电动机产生电力反馈给电网，同时产生制动力矩。只要在倾斜工作面上牵引力足够大，驾驶员仍能根据所需的牵引速度进行操作。三、机械传动效率高电力牵引无能量多转换问题，总效率可达 0.9 以上，水力牵引一般在 0.650.70之间。高牵引力和高牵引速度：液压牵引性能指标的提高必须采用大功率液压泵和液压马达，寿命短，可靠性差，这也限制了负荷的进一步增加。目前电牵引采煤机牵引功率达到 950kN，牵引采煤机牵引速度达到 812m/min，最大可达 25m/min，安装总功率1530kW，液压牵引 900kW 和 1000 kW，创世界纪录。采煤机是电牵引采煤机，其牵引速度和利用率均明显高于液压采煤机。4、这项工作非常可靠。EDW450/1000 L 型电牵引采煤机在澳大利亚乌兰矿的利用率为 97%，美国 6LS 型电牵引采煤机的使用率为 97%。美国和英国的 EULTRA1000 电牵引采煤机的可用清单为9698%，液压牵引采煤机的可用率一般在 50%60%以下。5、实现微机的自动控制由于微机控制功能完备，计算速度快，易于与电力牵引电气控制电气参数配合。因此，易于实现工作状态检测、多个保护、故障诊断和数据显示。特别是，动态响应快，电牵引微机控制的自动调节时间或滚筒或汽车的自动退避时间一般在 1s 以内，德国EE-23 型电力牵引单元的自调整时间仅为 30s；在 1020s 范围内，液压牵引的调剖时间一般较短，高压过载调整时间，如 EDW300 L 0.6S。EIECTRA1000 电牵引采煤机微机监控系统配备了 4 个单片机模块，可提供 197 个参数进行检测、诊断、数据处理和显示，功能完善。液压牵引采煤机还具有微机控制，如法国的几种采煤机，但由于液压参数的非电参数难以转化为电参数的数量，故其功能较少。6、机械传动与简单结构电牵引采煤机采用多电机独立驱动和模块化结构，简化传动系统和结构。特别地，切割电机的横向布置消除了锥形齿轮，其寿命较短，传动效率较低，啮合间隙更为复杂。7、生产率显著提高由于牵引力大，牵引速度快，切割电机功率大，特别是故障率低，大大提高了生产率。综上所述，电牵引采煤机的主要优点是整机性能明显提高，大大提高了工作可靠性，保证了生产率的显著提高。2 采煤机选型的基本原则采煤机必须满足煤层开采厚度和煤的切割阻力的需要，要与煤层的倾角适应。采煤机以最小的电耗获得最大的采煤速度即最大的生产能力，以及获得最佳的块度。3考虑与支架和运输机配套，与支架移支速度和运输机运煤能力相适应。4具备有效的喷雾抑尘装置。5与液压支架配套的采煤机主要有两类：一类是刨煤机；另一类是滚筒式采煤机。后者在我国用得较多，下面着重介绍滚筒式采煤机的选型。2.1 采煤工作面类型的选择原则采煤工作是煤矿井下生产的中心环节。采煤方法的选择是否合理，影响着矿井的生产安全和各项技术经济指标。采煤方法需要遵循以下基本原则： （1）安全生产的原则。要充分利用现有的先进技术，对采煤进行科学的管理，保证井下安全，做到采煤工艺先进，采煤系统可靠，必须符合煤矿安全规程的规定。 （2）经济效益原则。经济效益是评价采煤方法好坏的一个重要指标。因此要确定合理的经济方案，需要保证以下几个方面的要求：采煤工作面单产高、劳动效率高、材料消耗少、煤炭质量好、保证较低的成本。 （3）煤炭采出率高。充分利用煤炭资源，减少煤炭损失，提高煤炭采出率，是国家对煤矿企业的一项重要技术政策。2.2. 采煤工作面类型选择的影响因素在选择和设计采煤方法时，必须充分考虑地质条件因素和技术经济等方面的因素。2.2.1 地质因素 直接影响采煤方法选择的地质因素主要包括以下几个方面： （1）煤层倾角，它是影响采煤方法的重要因素，它不仅会影响到采煤工作面的落煤方法、运煤方式等，还会影响巷道的布置、通风等各种参数。（2）煤层厚度，对于不同的煤层厚度，应选择不同的开采方法，薄及中厚煤层通常为一次采全厚，厚及特厚煤层可以采用分层开采的方法，另外煤层厚度还会影响到采空区处理方法的选择。（3）煤层及围岩特征，煤层的软硬度及结构特征、围岩的稳定性等都直接影响到采煤方法的选择，并会影响到采区中的各种参数。（4）煤层的地质构造情况也是选择采煤方法的重要指标，对于条件稳定的煤层，宜选用综采，埋藏条件不稳定的，则适合使用普采，在选在采煤方法之前，应该充分的掌握开采范围内的地质构造情况。（5）煤层的含水性和自燃情况，若含水量大，在采煤之前应布置排水系统，同时根据煤的自燃性确定是否进行防火灌浆等措施。这些因素在选择采煤方法时都应予以充分的考虑，以保证安全性。 2.2.2 技术水平因素 采煤方法的选择受到煤矿技术水平的限制，特别是装备水平和生产中的设备供应等条件。随着技术水平的提高，我国的采煤方法、采煤工艺也在不断的创新，例如放顶煤采煤法、一次采全厚采煤法等在最近十年内得到了广泛的应用。2.2.3 矿井管理水平推广先进技术时，要先易后难，循序渐进。2.2.4 经济因素 矿井的经济效益是选择采煤方法的重要因素。要根据投人与产出的关系，选择正确的采煤方法，这是矿井高效益的前提。 2.3 确定型号时考虑如下因素：2.3.1 根据煤的坚硬度选型滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数f4 的缓倾斜及急倾斜煤层，对f=2.54 的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。2.3.2 根据煤层厚度选型采煤机的最小采高、最大采高、过煤高度、过机高度等都取决于煤层的厚度，煤层厚度可根据技术要求分为三类：（1）薄煤层 煤层厚度小于是 1.3m。最小采高在 0.650.8 m 时，只能采用爬底板式采煤机；最小采高在通常情况下 0.750.90 m.时，可选用骑溜式采煤机。（2）中厚煤层 煤层厚度为 1.33.5m。开采这类煤层在技术上比较成熟，根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率的采煤机，如 MG340、MXA300/3.5、MG300W（2300）、MG200W（2200）等。（3）厚煤层 煤层厚度在 3.5 m 以上。由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，厚煤层大采高一次采全高综采工作面取得了较好的经济指标。适用于大采高的采煤机应具有调斜功能，以适应大采高综采工作面地质及开采条件的变化以及俯采的要求，此外由于落煤块度较大，采煤机和输送机应有大块煤机械破碎装置，以保证采煤机和输送机的正常工作。适于煤层大采高一次全高的采煤机有 MXA300/4.5、MXA600/4.5、MG300WG（600）、AM500 等型采煤机，最大采高达 4.5m。当采用厚煤层放顶煤综采工艺时，在长度大于 60 m 的长壁放顶煤工作面，采煤机选型与一般长壁工作面相同；但在短壁工作面，可选用正面截割的短工作面采煤机和侧面截割的短工作面采煤机两种机型。前者其滚筒轴线平行于工作面，致使顶底板由多个圆柱体相交而成为不平坦的表面，造成支架和输送机移动的困难，另外机身重心高，稳定性差。然而由于机身短、结构紧凑、操作维修方便，较为适于短工作面使用。侧面截割的 MGD150NW 采煤机则克服了上述缺点，该机摇臂在机身中间出轴，并可旋转 270，机身短、工作平稳，装煤效果也很好。2.3.3 根据煤层倾角选型煤层倾角分为三类：025为缓倾斜煤层 2545为倾斜煤层；45以上为急倾斜煤层。骑溜子或以溜子支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时还应考虑滑问题,在干燥条件下金属间的摩擦系数为 0.240.26，相应的摩擦角为 13.514.5,故煤层倾角大于10时,须设置防滑装置；在工作面潮湿的条件下，摩擦系数减小，倾角大于 8时，就应备用防滑装置。普遍采用的防滑装置是固定在工作面回风巷内的同步绞车，当采煤机由下向上截割时液压绞车除了防止采煤机下滑外，还起到辅助牵引的作用；而当采煤机由上向下截割时，液压绞车的液压马达，以液压泵工况运行，产生阻止采煤机下滑的阻力矩，一旦采煤机下行超速时，限速装置切断电源，绞车自动抱闸。一般讲，同步绞车的牵引力应大于 80100KN。MG2300、MG200QW、WG150W、AM500 等型采煤机具有双牵引部，牵引力大，其双自动抱闸装置，防滑性能强，在倾斜煤层中使用时，可取消辅助绞车。3 采煤机选型表表 1 1 原始数据原始数据：煤层厚度顶板条件HmaxHmin截割阻抗A（N/mm）煤层倾角老顶直接顶工作面长度（m）设计产量（万T/a）生产安排4.53.2375152 级级2306001.一年工作日按350 天计算2.实行三班工作制，每天生产 20 小时。3.1 滚筒直径的选择根据目前我国采煤机生产现状及使用情况，设计选用双滚筒采煤机。双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高 hmax的一半，一般可按 D=（0.520.6）hmax选取，采高大时取小值，采高小时取大值。目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化，所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。D=0.524.5=2.34(m)根据计算，设计取 2.24m。3.2 截深的选择截深的选择，受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响。中厚煤层一般选取 0.6m0.8m，同时考虑到我国生产的大功率采煤机大部分截深在 0.8m 左右，设计选取截深为 0.8m。3.3 滚筒转速及截割速度滚筒转速的选择，直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。转速过高，煤尘产生量大，转载效率降低，截煤比能耗降低。根据实践经验，一般认为采煤机滚筒的转速应控制在 3050 转/分较为适宜。厚煤层采煤机滚筒直径大于 2000mm 时转速低至 2030 设计取 25 转/分。滚筒直径为 2.24m，转速为 25 转/分，则可计算出截割速度为：（米/秒）2.9360252.2460nD3.4 采煤机最小设计生产率采煤机最小设计生产率与采煤机有效开动率有关。虽然综合机械化开采在我国中厚煤层一次采全高工作面的应用已经成熟，机械设备的生产加工技术也比较完善，设备可靠性也大大提高，但采煤工作面煤层潜在的变数及机械设备的检修等的各种因素均影响采煤机有效开动率，我国平均水平在 40左右。设计取正常开动率为 40。采煤机最小设计生产率由下式计算：4 . 020minWQ式中： Qmin采煤机最小设计生产率，t/h， W采煤工作面的日平均产量，6000000350=17142.9（t） 0.4采煤机有效开动率。则：=2142.9t/h4 . 020minWQ3.5 采煤机在截割时的牵引速度采煤机截割时牵引速度的高低，及所需电机功率直接决定采煤机的生产效率，由于滚筒装煤能力，运输机生产效率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多，采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截煤机时的牵引速度，要根据下述几个方面因素，综合考虑。1 根据采煤机最小设计生产率 Qmin决定的牵引速度 V1, m/min60min1BHQV 式中：Qmin采煤机最小设计生产率，2142.9t/h， H采煤机平均采高，3.85m， B采煤机截深，0.8m 煤的容重，1.35t/m3min)/(8.5935. 18 . 03.85602142.960min1mBHQV2 根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度 V2，采煤机截割过程中，是滚筒以一定的转速 n，同时又以一定的牵引速度 V2沿工作面移动，切削厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为 m，则截齿最大的切削厚度 hmax在月牙中部，可用下式求出。 mmn10002maxmVh上式中，m 一般取 3，n 根据上面的计算取 45 转/分。一般来说，hmax应小于截齿伸出齿座长度的 70，根据国产采煤机的实际情况，取 U138mm。则： m/min1000nmax2hmV 式中：hmax截齿在齿座上伸出长度的 70，取 96.6mm。则：min)/(041.1310006 .964531000nmax2mhmV3 按液压支架的推移速度决定牵引速度 V3一般讲支架的推移速度应比采煤机的牵引速度大，这样可保证采煤机安全生产。截割时牵引速度 V 应根据上述三方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于 V1，但应小于 V2，并与 V3协调，使采煤机既能满足工作面生产能力的要求，又可避免齿座或叶片参与截割，并能保证采煤机安全生产。综上所述，采煤机的牵引速度取 V10m/min采煤机的牵引速度确定后，则采煤机的生产率 Q 为Q60HBV t/h将上述确定的直带入公式求得采煤机的生产率为Q603.850.8101.352394.8（t/h）3.6 装机功率由于采煤机在截割和装载过程中，受到很多因素的影响，所需电机功率大小，很难用理论方法精确计算，常采用类比法或比能耗法来估算。采用比能耗法估算电机功率，是根据采煤机生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗电功率）试验资料来确定。如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。本设计煤层截割阻抗为 AX375N/mm，根据下述公式可求得采煤机截割时的比能耗HXBXXHAAH式中：HX煤层截割比能耗，kWh/t， AX煤层截割阻抗，375 N/mm， A基准煤截割阻抗，取 190 N/mm， HB基准煤比能耗，通过插入法计算知，当牵引速度为 8.35m/min 时，基准煤比能耗为 0.42 kWh/t。则：)/(82. 042. 0190375thkWHAAHBXX由于本设计采煤机为双滚筒采煤机，所以后滚筒的截割比能耗可由下式求得。XHXXHKH3式中：K3后滚筒工作条件系数，根据采煤机割煤方式，取 0.8。则：)/hkW(386 . 082. 08 . 03tHKHXX采煤机所需电机功率为：)4 . 06 . 0(21XXHHKKQN式中：K1功率利用系数，采煤机用一台电机驱动，取 1， K2功率水平系数，查表取 0.95(牵引速度调节方式为自动调节，电机最大转矩和额定转矩的比值取 2.22.4)则：）kW(1055.9)386 . 04 . 082. 06 . 0(95. 012394.8N 比能耗越小，截割功率和牵引功率越小，装机功率也越小。比能耗与牵引速度近似成反比，呈双曲线关系，牵引速度增大到一定值时，比能耗最小，块煤率也更高，煤尘更少，生产率也更高，称为最佳截割性能。由于国内采煤机的功率均以系列化，根据计算数值就近选取，设计选采煤机的功率为 1200kw 以上。3.7 采煤机牵引力根据采煤机电动机的功率，可直接查表得采煤机的牵引力。查表：采煤机牵引力540932kN。4 初选采煤机根据采高，滚筒直径，截深，生产率，电机功率，牵引力及牵引速度，以及采煤机生产率初步选择采煤机型号为 MG650/1620-WD.采煤机主要技术参数见表 2。表表 2 2 采煤机主要技术参数表采煤机主要技术参数表序 号 名 称 参 数1最大计算生产能力30002采高范围 m2.14.53机面高度 mm16164适应煤层倾角155适应煤层硬度f46装机总功率 kW16207供电源电压 V33008摇臂长度 mm2700上摆角 度()43.79摇臂摆角下摆角 度()17.16功率 kW2650转速 r/min1480电压 V330010截割电机冷却方式水冷11滚筒转速 r/min25.83，29.7612截割速度 m/s3.03，3.8313滚筒直径 mm2240,250014滚筒截深 mm80015喷雾方式内、外喷雾16牵引形式 交流变频无级调速17频率范围 Hz1.65084表 2（续）序号名 称 参 数18牵引传动比231功率 kW290转速 r/min01472247019牵引电机电压 V460冷却方式水 冷20牵引速度 m/min010.317.121牵引力 kN92054022牵引中心距 mm632523摇臂回转中心距 mm8250功率 kW40转速 r/min1470电压 V330026泵站电机冷却方式水冷27调高泵额定压力 MPa2328调高泵排量 ml/r2530最大卧底量 mm26031总重 kg9000032破碎电机功率100kw33破碎电机供电电压3300v34配套电缆型号MCP1.9/3.3KV 3150+170+665 初选采煤机主要技术参数的校核5.1 最大采高的校核本设计最大采高 hmax为 3.76m，滚筒直径 D 为 2.00m，采煤机高度 A 及所需底托架高度 B 可由下式计算：Ahmax)2sin(2maxDLHBhmax)2sin2(maxSDLH式中：A采煤机高度，m hmax工作面最大采高，4.5m H采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，1.23m L摇臂长度，2.70m max摇臂向上摆动最大角度 43， D滚筒直径，2.24m S运输机槽帮高度，0.35m则：A4.52.155（m）)224. 243sin2.70(21.23 B4.5)(75 . 0)35. 022.2443sin2.7021.23(m5.2 最小采高的校核采煤工作面最小采高 hmin应大于采煤机高度 A，支架顶梁高度 h1，过机高度h2，（顶梁与采煤机机身上平面之间的距离）三项之和，即采煤机与支护设备应能通过煤层变薄带，滚筒不割岩石。hminAh1h2式中：h1支架顶梁高度，0.33mh2过机高度，不应小于 0.10.25m，取 0.15m，则：hmin2.1550.0330.15=2.635m工作面最小采高 3.2m，选型满足最小采高的要求。5.3 卧底量校核 c最大卧底量 Kmax按下式计算：KmaxA2sin2maxDH式中，max摇臂向下摆动最大角度，17Kmax2.155=0.128（m）22.2417sin21.23采煤机卧底量一般为 90300mm，最大卧底量为 0.128m，满足要求。5.4 采煤机最大截割速度的校核运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆煤现象。根据此原则，可把运输机的运输能力看成采煤机的最大生产率，此时采煤机截割的最大牵引速度为：V60BHQV式中：运输机的运输能力，2500t/hQ H平均采高，3.85m B采煤机截深，0.8m 煤的实体容重，1.35t/m3则：min)/m(10.51.350.83.85602500V设计选取得截割牵引速度为 10m/min，计算值大于选取值，满足要求。5.5 采煤机牵引力的估算采煤机移动时必须克服的牵引阻力 T 为：TK2GfD（cosK22K3）Gsin式中：f摩擦系数，取平均值 0.18K1经验系数，取 0.7K2估算系数，取 0.2K3侧面导向反力对牵引阻力影响系数，导向板在采空区侧布置，煤层倾角倾角为 6，取 0.402最后一项，当向上牵引时，取正号，向下牵引时，取负号。TK2GfD（cosK22K3）Gsin=180000N613799N793.80KN920KN 所以符合要求6 截割部6.1 概述 驱动截割滚筒分别由二台 650KW 交流电机驱动，将动力传递给截割滚筒，驱动截割滚筒旋转。 减速以适应滚筒的截割要求。6.2 适应采高要求为适应采煤机采高的要求，摇臂的升降使截割滚筒保持在适当的工作位置，摇臂的动作范围受到调高油缸的行程和提升托架半径的支配。6.3 规格与性能表表 3 3 规格与性能规格与性能名 称单 位数值或说明备注功率kW650转速r/min1480电压V3300电流A182冷却水流量m3/h2.1电动机(防爆型)冷却水压力MPa236/33i1=37.9339/30i2=45.2输出轴传动比变速齿轮齿数41/28i3=50.915（i 1）r/min39（i 2）r/min32.74输出轴转速（i 3）r/min29.76润滑方式飞溅式齿轮油型号中极压工业齿轮油 N320表 3（续）名 称单 位数值或说明备注喷雾方式内、外喷雾外型尺寸mm273022001230机器重量kg79906.4 常见故障的分析及处理表表 4 4 故障分析及处理故障分析及处理序号部位分析处理1双圆锥密封1.磨损滚筒座与行星架连接松动齿轮油杂质太多2.温度过高，造成胶圈老化齿轮油不足冷却水量不足或堵塞紧固连接螺栓更换或过滤齿轮油补加齿轮油疏通水道或加大水量2二轴轴承（高速轴）1.温度过高齿轮油不足冷却水量不足或堵塞2.齿轮油杂质太多3.轴向间隙过小补加齿轮油疏通水道或加大水量更换或过滤齿轮油调整间隙 0.50.75mm3一轴轴承（高速轴）同上同上4一轴旋转密封（高速轴）1.温度过高、油封老化齿轮油不足冷却水量不足或堵塞2.油封磨损齿轮油杂质太多油封没有装到位补加齿轮油疏通水道或加大水量更换或过滤齿轮油安装到位6.5 截割电机型号 YBCS-650额定功率 650kW额定电压 3300V额定电流 90A额定转速 1480 r/min工作制 连续 SI绝缘等级 H 级冷却 水冷冷却水压力 2MP防爆型式 隔爆型该摇臂安装于采煤机的两端，分别由两台交流电机驱动与主机架铰接，摇臂有左、右之分，但除提升托架及电机护罩外，其余零件可以互换使用，截割电机横向布置在摇臂的尾部，它通过摇臂传动系统减速后将动力传递给截割滚筒，驱动截割滚筒旋转。摇臂的升降由调高油缸的行程来控制。7 牵引传动部7.1 概述7.1.1 牵引传动部布置 牵引传动部分别布置在采煤机采空区一侧的两端，并与主机架组成一体。每个牵引传动部装有一个十三齿的销轨轮，销轨轮与工作面运输机上的销轨相啮合，销轨轮的转动驱动采煤机沿着工作面运输机运行。销轨轮与销轨的正确啮合，是由外牵引上的导向靴来保证。7.1.2 制动器作用每个牵引传动箱上都装有一个制动器，当采煤机停止牵引时，制动器就起作用，防止采煤机下滑。7.1.2 牵引传动部安装 牵引传动箱可以安装在主机架两端头中任何一端，但是当左、右牵引传动箱需要相互调换安装位置时，必须把牵引传动箱翻过来，并将注油接头与放油塞调换上、下位置即可。外牵引部件可以安装在主机架上两端的任何一端，不需要改变其中的零件安装位置。牵引传动箱上、下面分别有三个凹槽，由凹槽的底面与主机架定位块接触来保证牵引传动箱上下尺寸要求。牵引传动箱中间的直角梯形凹槽的直角边与主机架上的定位块接触，以此保证牵引传动箱左右位置的要求，牵引传动箱的后面有两个定位面，由它与主机架的挡块接触来保证牵引传动箱的前后位置。上述的定位面接触后再由 6条螺柱用偏心螺母将牵引传动箱的固定到主机架上。每个外牵引上面用两条 M30 螺栓将外牵引箱与主机架的上面板联接，下面用十个偏心螺母将外牵引与主机架联接。7.2 牵引传动部的用途7.2.1 组成牵引传动部是由牵引传动箱和外牵引两部件组成，由两台 90KW 交流电机驱动。7.2.2 调速为适应采煤机采煤的需要，牵引传动部电机由变频器控制可获得不同的转速，从而使采煤机得到不同速度。7.3 规格与性能表表 5 5 规格与性能规格与性能名 称单 位数值或说明备 注功 率kW90转 速r/min1472电 压V460冷却水量m3/h2.1电动机(防爆型)冷却水压MPa2传动比231润滑方式飞溅式齿轮油型号极压齿轮油 N320部件重量kg34427.4 牵引电机型号 YBQYS-90额定功率 90kW额定电压 460V额定电流 105A额定转速 1472 r/min工作制 连续 SI绝缘等级 H 级冷却 水冷 冷却水压力 2MP防爆型式 隔爆型8 破碎机破碎机由臂架、左右护罩、破碎机构以及升降油缸等组成，用来破碎机前大块煤，以防止大块煤堵塞机身下的过煤通道。破碎机支撑在行走箱上，通过销轴，定位销，支撑座及螺栓与行走箱壳体连接。破碎机臂架为对称结构，根据需要可以安装在左牵引箱或是右牵引箱壳体上。破碎电机输出功率通过花键传递给联结套组件中的联结套，联结套由两个轴承16014支撑在支撑座中，联结套通过内外花键的啮合将功率传递给行星减速器的太阳轮。最后，动力由行星架输出，并通过花键传递给破碎机滚筒。破碎机滚筒和整机滚筒相似，通过截齿来破碎，不同的是破碎机滚筒没有叶片，只有齿座。破碎机内部的轴承通过齿轮油润滑，为防止漏油，在联结套组件与电机之间，行星架支承轴承（NCF2972V）与滚筒之间设有骨架油封。整个破碎机通过臂架连接在牵引箱壳体上，再通过油缸的伸缩来调节破碎机构所处的位置，以适应破碎时所需要的高度。破碎电动机破碎电动机为隔爆型三相交流电动机，作为采煤机的破碎机动力源，可适用于环境温度不高于40，相对湿度不大于95%，且有甲烷或爆炸性煤尘的场合。在下井前，应仔细检查所有螺钉及其部件是否完好，出轴转动是否灵活，观察水道有无阻塞现象，测量其绝缘电阻，若其值低于规定值，电机必须进行干燥处理，开机前必须先通水，当断水或有其他异常响声时，必须立即停机检查。拆装时应特别注意部件的隔爆面，不得损伤。其主要技术参数如表6所示。表表 6 6破碎电机技术参数破碎电机技术参数型号YBC-100G工作制式S1功率 KW100接法Y级数4绝缘等级H额定电流 A26冷却方式水套冷却额定电压 V3300冷却水量20表 6（续）频率 Hz50冷却水压10转速 r/min1475外形尺寸4658509 采煤机故障9.1 判断故障的方法为了准确及时地判断故障，查找到故障点，必须了解故障的现象和发生过程。其判断的方法是先外部，后内部；先电气，后机械；先机械，后液压；先部件，后元件。9.1.1 先划清部位首先判断是哪类故障，相应于采煤机的哪个部位，弄清故障部位与其他部位之间的关系。9.1.2 从部件到元件确定部件后，再根据故障的现象和前述的程序查找到具体元件，即故障点。9.2 故障处理的一般步骤与原则9.2.1 采煤机故障处理的一般步骤（1）首先了解故障的现象及发生过程，尤其要注意了解故障的细微现象。（2）分析引起故障的可能原因。9.2.2 处理故障的一般原则处理故障的一般原则是：先简单后复杂，先外部后内部，先机械后液压。9.2.3 处理故障应注意事项在井下工作面处理采煤机的故障是一个十分复杂的工作，既要即使准确地处理好故障，又要时刻注意安全，所以在处理故障是应注意以下事项：（1） 排除故障时，必须先检查处理好顶板、煤壁的支护状态；断开电机的电源，打开隔离开关和离合器，闭锁刮板输送机；接通采煤机机身外的照明，将防滑、制动装置处于工作状态；将机器周围清理干净，机器上挂好篷布，防止碎石掉入油池中或冒顶片帮伤人。（2） 判断故障要准确、彻底。（3） 更换元部件要合格。（4） 元件及管路的联接要严密牢固，无松动、不渗透。（5） 元件内部要清洁，无杂质及细棉丝等物。（6） 拆装的部位顺序要正确。处理完毕后，一定要清理现场，清点工具，检查机器中有无弃异物，然后盖上盖板，注入新油并排其后再进行试运转。试运转合格后，检修人员方可离开现场。9.3 常见的液压故障原因及排除方法 表表 7 7 液压故障诊断排除液压故障诊断排除故 障现 象故障原因排除方法采 煤机 不牵 引(低 压不 降)1.刹车电磁阀电控失灵或阀芯蹩卡1.修理或更换刹车电磁阀采 煤机 不牵 引(低 压下 降)1.调高泵损坏,如发生两侧密封面严重拉毛2.高、低压油路严重漏损3.低压溢流阀的故障，如低压溢流阀的阀芯卡住以及调节弹簧损坏或调节弹簧座松动1.修理或更换泵2.检查油路泄漏处并处理3.修理或更换低压溢流阀采 煤机 不牵 引(系统无压)1.油位过低，吸不上油2.吸油管路堵塞3.油液粘度过高4.调高泵损坏如发生键侧压溃、断轴6.调高泵转向相反7.通气塞孔堵塞1.将油加至正常位置，并检查泄漏处2.排出堵塞物3.排空油箱，更换低粘度油4.修理或更换泵6.改正电机接线7.清洗或更换通气塞调 高泵 的噪 音 过 大1.吸油处管路部分堵塞2.空气由管路泄漏处进入系统3.空气在管路中密闭4.通气塞堵塞5.液压元件磨损或损坏6.调高泵的联接法兰松动7.泵运行速度过高8.油液粘度过大1.排除堵塞物2.检查接头是否泄漏，如需要则紧固并进一步检查软管3.如需要给系统排气4.清洗或更换5.更换元件6.检查更换密封垫，适当紧固7.检查电动机整定速度，检查电压是否过高8.换用适当粘度的油泵 外泄 漏1.转轴磨损1.更换“O”形圈及密封系 统元 件磨 损较 快1.油液内有研磨物2.油液粘度低3.持续高压超过泵的最大值4.系统中有空气5.通气塞阻塞1.清洗过滤器，更换油液2.检查油液粘度是否合适3.检查安全阀的整定压力，如需要重新调整4.检查泄漏部位进行修理5.排除阻塞物，清洗通气塞泵 内元 件损 坏频 繁1.油压过高2.泵由于缺油滞塞3.外界异物进入泵内4.软管损坏1.检查调整安全阀的压力为 20MPa2.检查油位、过滤器及供油管道，修理或更换3.拆开泵排除异物4.检查软管，如需要请更换系 统 压 力过 高1 安全阀压力整定不当或阀失效2.背压过高，回油不畅1.检查调整压力，更换失效的安全阀2.检查回油环节是否有阻塞或蹩卡，如果需要就更3.油液粘度过高4.调高泵安装过紧换3.检查油液粘度是否合适4.拆开并重新安装调高系统不能动作1.调高泵损坏，泄漏量太大。2.高压胶管损坏或接头松脱。3.安全阀失灵，压力调不到所需的压力值或调得过低。4.调高油缸内活塞密封圈损坏或缸体焊接脱焊，相互窜油。5.调高油缸液压锁密封不严，互相串油。6.粗过滤器严重堵塞。1.更换密封或调高泵2.更换高压胶管或紧固接头3.维修或更换安全阀4.更换密封或修复开焊处5.更换液压锁6.清洗或更换粗过滤器滤芯表 7（续）故 障现 象故障原因排除方法摇 臂蠕 动1.调高油缸、液压锁内部泄漏或调高油缸活塞杆腔外部泄漏2.调高电磁阀、手动换向阀未返回零位1.更换油缸密封；如缸壁划伤，更换液压缸；更换液压锁2.修理或更换调高电磁阀、手动换向阀摇 臂抖 动1.调高油缸节流塞与系统不匹配1.更换节流塞阀 和调 高油 缸 过 度 磨 损1.油液中有研磨性物质2.调高油缸安装不当3.系统压力过高4.油液粘度过低或过高5.系统进入空气6.零件安装不当1.更换油液过滤元件2.检查并重新安装3.检查安全阀并重新调整4.更换粘度标号适合的油液5.排出空气检查泄漏6.重新安装，合理装配10 采煤机的使用和维护10.1 采煤机的维护在工作面的生产系统中，采煤机是影响产量的主要设备。除了保证工作面采煤、装煤、运煤、支护和处理设备的良好匹配外，对这些设备的正确维护、保养和操作使用，不仅可发挥其最大的生产能力，而且可达到安全生产。（一）润滑及注油润滑及传动用油的质量好坏，是保证机器正常工作的关键，因此必须及时、严格用规定的清洁油注油及润滑，用油牌号不能混用与任意代换，否则应全部更换。牵引部液压传动箱用油，注油时必须用注油器，精滤芯要定期更换。（二）地面检查与试运转采煤机下井前必须按井下工况，设不小于 30 米运输机，使采煤机可在其上运动行走。进行地面检查与式运转，确认合格后方可下井。1. 试运转前的检查：首先检查各部件是否齐全、完好，安装是否正确，连续螺栓是否缺少或松动，各运动环节及手把的动作是否正确灵活。各油池及润滑点必须按规定加注清洁油。水路是否畅通，检查各出轴处，盖板等是否漏油，电气部分的绝缘、隔爆等是否符合要求。调高及喷雾系统管路是否齐全和接好等，应先用手盘动各运转部位，应无意外阻碍和其它不正常现象。2. 试运转时检查：启动前把各手把，离合器等置于中立或断开位。接通电源，检查三相平衡情况，无问题时方可只控制一台电机的隔离开关，启动此电机，观察空运转情况，然后停止，看其是否轻快。再合上另一个隔离开关，启动另一台电机及牵引电机，观察空运转情况，同时注意高低压压力表，然后停止，看是否轻快。再盘动滚筒，看截割部传动是否良好。无问题方可合离合器再启动电机，观察运转情况，声音、发热、转向等。牵引部的检查，试运转前应先排气，试运转是在电机启动后，待辅助泵压力正常后，先把调速手把任意向一方转动一小角度，观察齿轨轮与齿轮间啮合情况，同时注意观察高低压压力表，注意运转声音是否正常，若无异常再慢慢增大手把角度，注意听音及观察，正常后再慢慢回零，观察降速是否正常，以同样方法检查“反向牵引”情况，并在高速时按停止牵引钮停止牵引。搬动调高阀观察调高情况，检查管路系统是否漏油，测定左右摇臂最大行程时间，以上检查完毕后，使机器在运输机上往复行走，检查配套关系，人为弯曲运输机，检查过弯情况，行走运行一定要先慢后快。在整个试运转过程中，要注意人身安全。发现问题及时处理，不可带“病”下井。（三）下井及井下组装1、在不允许整机下井的条件下，可将机器解体装运，但解体越少越好，主机是由摇臂铰接点处分解为三大部分为好。滚筒、附件等可分别装运。注意，装运前必须将拆下的小零件如销子、螺栓、管接头等包装好。包裹好打开的每个接触面，隔爆面，裸露的轴、孔、齿、手把、接头等，油缸活塞杆应全部缩回缸内，并固定好。运送前应仔细检查所经道路情况，装运顺序应顾及井下组装的方便。2、采煤机的组装应在预先准备的“缺口”中进行，顺序为：先组装好溜槽及工作面附件，而后使中架部分骑在运输机和齿轨上，穿好导向滑靴，再装好左右摇臂及滚筒，接电缆、水管及拖缆带，组装时应注意人身及设备的安全，对机件的外露部分如手把等，要注意保护。还要注意销轴、轴孔及接头等处的清洁，不得有污物带入。3、组装后的运转与地面试运转要求相同（四）采煤机的井下操作井下操作由每班配备的，经过专门训练的两名司机进行。各班司机要认真的执行交接班制度。1. 操作前的检查：工作前要对机器运转环境如煤壁、顶板、支护、配套设备等进行检查，发现问题及时处理，并对机器作好下列检查：（1） 截齿是否齐全完好，牢固可靠。（2） 各把手按钮是否齐全，灵活可靠。（3） 油位是否符合要求。不足时添加。（4） 各紧固螺栓要齐全，不松动。（5） 电缆、水管、油管是否损坏及泄露。（6） 运输机是否铺设平直。（7） 拖缆架是否卡挂。（8） 供水是否正常，否则不得开机。（9） 滚筒前后两米以内不得站人。2. 试运转中注意事项：（1） 各部分运转声音及发热是否正常。（2） 结合面、出轴处、盖、管路等有无渗漏。（3） 压力表指示是否正常，指针有无不正常抖动。（4） 各运转部件及整机有无震动与抖动。（5） 调高及牵引是否正常。3. 操作顺序：（1） 送电、磁力启动器合闸。（2） 合上隔离开关。（3） 合上截割部离合器。（4） 发信号给工作面运输司机并解锁、使运输机启动。（5） 给水冷却喷雾。（6） 分别启动电机使滚筒正常运转。（7） 调采高到合适的高度。（8） 选择牵引方向并慢慢调速到合适的速度。4. 机器运转时注意事项：（1） 注意滚筒运转情况，机道有无阻碍，机器声音、牵引力（压力表）大小，拖缆带卡挂现象等。（2） 严禁滚筒在不运转情况下牵引或调高。（3） 停运输机、停水时，机道有大块障碍，支柱影响通过，电机闷车，夹石过硬，或其他有碍机器正常运转情况等时，应立即停机，处理后方可开机。（4） 注意顶板支护情况，人员位置，确保生产及人身安全。5. 停机顺序：（1） 牵引调速换向手把打回零位，紧急停车后也要把此手把回零。（2） 停止电动机、停止运输机。（3） 停水。（4） 拉开截割部离合器。（5） 拉开隔离开关。10.2 采煤机轴承的维护及漏油的防治据不完全统计，在采煤机发生故障的总数中，机械事故占 80 左右，而因润滑问题造成事故占很大的比例。采煤机轴承的维护及漏油的防治又是其中关键的一个环节。1 采煤机轴承损坏形式和原因采煤机各传动轴承中，强度薄弱，容易损坏的部位有：(1) 截割部轴齿轮(小伞齿轮轴) 它转速高，温升快、易发热，使径向游隙变小，并在缺油情况下烧伤，造成异常噪声、振动；(2) 截割部行星机构行星轮轴承受力大 (为齿轮啮合切向力的二倍) ，而受空间大小和轮缘壁厚的限制，轴承直径不能增大，滚动体和滚道表面接触应力高，常发生早期点蚀和严重磨损；(3) 摇壁回转轴套和滚筒轴其转速低，但负荷高，并有严重冲击力，轴承常发生套圈变形，边断裂；(4) 牵引部行走链轮轴承受冲击交变负荷，密封润滑条件差，煤尘易进入滚道把保持损坏。2 预防和改进措施（1） 加强润滑和密封轴承工作时，滚动体与滚道、保持架和内外圈用滚动体都有摩擦，润滑剂可减小磨损，特别在滚动体和滚道之间形成油膜，可减小接触应力，降低温度，从而延长轴寿命。采煤机轴承润滑用油一般为 N220，N320 极压工业齿轮油，多采用油池飞溅或加循环联合润滑方式。主要存在问题是，密封不可靠，造成油大量泄漏，外部煤粉灰尘不断浸入，轴承磨损加剧，轴承润滑油不良，甚至缺油使表面过热烧伤。因此需重点采取措施：1) 高速轴油封选用最合适密封材料、结构、提高其使用寿命；2) 摇壁回转轴承用油脂 (2 锂基脂) 润滑并用油封把它与固定箱油池隔开；3) 对低速轴 (如滚筒轴、行走轮轴等) 改用端面浮动油封。通过 O 型密封圈弹性变形产生端比压。使浮动环靠紧并传递扭矩，补偿磨损。该油封对振动、冲击及轴向、径向偏斜不敏感，特别适用于低速 (2/ s 以下) 、有煤粉泥浆条件下密封。（2） 严格验收，确保制造和安装质量1) 轴承本身质量是影响安装性能和使用寿命的重要因素。当前国内轴承厂家繁多质量参差不齐，订货时要选好厂家确保轴承质量。2) 轴承组件的制造和安装应符合要求。壳体孔直径超差改变了轴承正确配合要求，过盈量大，使径隙变小，内圈产生拉应力。间隙大，径隙变大，组件刚性降低并引起套圈滑动。3) 壳体孔椭圆形或锥形误差，使套圈滚动道变形。当滚动体验通过时，滚道直径内经受压应力应显著增大，使区域过早磨损和破坏。4) 轴和壳体孔挡肩对配合表面不垂直及二侧配合处不同轴误差，使轴承内外圈轴线歪斜，也使局部表面应力增大。5) 轴承安装中必须调整轴向间隙达到设计要求，对圆柱滚子轴承，轴向间隙小，内圈移动受阻，当受到冲击载荷时易发生挡边撞裂，在润滑不充分时，也会导致轴承烧伤。3 加强轴承使用中维护和保养采煤机轴承在安装前的储运中要保持完好包装，不受碰撞并防止浸水而生锈。使用中要特别注意到滑油量和质量。要求做到：(1) 常可检油位，加足油；(2) 避免不同型号油混用；(3) 打开盖加油时，要防止煤尘、水等杂质进入，以防油质破坏，加剧磨擦面粒磨损和锈蚀。如发现油脏，及时入油并清洗再加新油。4 采煤机漏油及处理(1) 摇臂摆动轴的漏油及处理截割部箱内的油流经摇壁套外侧摇壁摆动轴上的大轴承，有两个 O 形密封圈，在使用中发现该处漏油，经拆检分析发现，由于大轴承的外圆大，压不紧 O 型密封圈，加上个别轴承精度不够，内、外圈直径超差严重；另外轴承孔壁较薄弱，使用中振动变形导致漏油。为此需在摇臂轴小端加外骨架油封将该处与截割部油池分开，改用润滑脂润滑即可根除此处漏油。(2) 滚筒轴的漏油及处理采煤机割煤时，滚筒轴受阻力大且复杂，受切向力、轴向力、煤壁推力、装煤力等。滚筒既绕滚筒轴转动，还沿滚筒轴垂直面作上下摆动，使油封漏油。其次，油封外径尺寸偏小导致油沿孔隙漏出，因此检修时应挑合适油封。另外迷宫间隙大，导致煤粉经过迷宫间隙、油封进入或滞留在油封刃口与轴之间，将油封垫起造成漏油，同时加速油封磨损，因此需采用加毛毡或涂密封胶。(3) 壳体盖板的漏油及处理采煤机牵引部泵箱盖的密封最初采用石棉纸垫，由于石棉纸本身渗油，盖板大，不平度大，对纸垫比压不匀导致漏油。而后又采用橡胶垫，但其在长时间油作用下仍然变形起包开始漏油。最后采用 O 形密封绳粘接成环形密封盖板，但若粘接不牢也会漏油。处理措施是粘接处采用大斜切口，且要平，粘接牢固后方可安装。采煤机是综采工作面的主要设备，由于井下作业环境的特殊性，以及对采煤机的维护、保养 、操作等方面的人为能力不同，将会产生各种不可意料故障。因此，在采煤机在使用过程中，需要加强维护，定期检修，对易损部位及时采取措施进行补救，防止事故的发生和扩大，从而提高开机率和延长其使用寿命。10.3 煤矿机械传动齿轮失效的改进20 年来, 煤矿机械的功率增大很快, 采煤机的功率增加了 46 倍, 掘进机的功率增加了 23 倍, 大型、特大型矿井提升机功率已达数千 kW, 功率的增大导致机械设备的输出扭矩增大,使设备部件特别是传动齿轮的受力增大。煤矿机械的齿轮大多为中、大模数(620 mm) 的低速(6m/ s 以下) 重载传动, 单位齿宽的载荷值高达 20kN/ cm2 。由于受煤矿使用条件和机器尺寸的限制,传动齿轮的外形尺寸没有多大变化, 易造成机械传动齿轮失效, 导致煤矿机械设备不能正常运行。煤矿机械齿轮的失效有轮齿折断、齿面胶合、齿面点蚀和齿面塑性变形等主要形式。由于轮齿啮合不合理, 造成超负荷或冲击负荷而产生轮齿较软齿部分金属的塑性变形, 严重时在齿顶的边棱或端部出现飞边、齿顶变圆, 主动齿轮的齿面上有凹陷, 被动齿轮的节线附近升起一脊形, 使齿面失去正确的齿形。齿轮失效直接影响着煤矿机械效能的发挥, 亟待解决,提出几种改进途径。1 .设计煤矿机械齿轮, 特别是承受重载和冲击载荷的提升和采掘运输机械齿轮, 其弯曲极限应力强度增大到 1 200 MPa , 接触耐久性极限强度亦增大到 1 600 MPa , 如何在不加大外形尺寸的条件下提高其强度和寿命, 需进一步进行科研技术攻关, 优化设计参数。优化设计的内容包括载荷的准确计算、强度计算公式的修正、优化选材、优化齿形结构、先进的加工和处理工艺、提高表面光洁度、合理的硬度和啮合参数、有效的润滑参数和装配要求等,提高标准化、系列化程度。由于渐开线齿形共轭齿轮的相对曲率半径较小, 故接触强度受到一定限制。而圆弧齿轮在接触点处的齿面相对曲率半径大, 其表面强度和弯曲疲劳强度较高(约为渐开线齿形的 25 倍) , 振动小、噪声低、尺寸和重量较小。除新设计齿轮应优先采用圆弧齿轮外, 原有渐开线齿轮减速器, 在传动功率不变、中心距不变的前提下, 重新搭配模数、螺旋角等参数, 可优化设计更新为圆弧齿轮,大大延长使用寿命。另外还可以采用以下几种比较先进的优化设计方法:(1) 按照GB3480 1997渐开线圆柱齿轮承 4载能力的计算方法和有关行业标准, 采用CAD进行齿轮强度计算和齿轮结构方案的类比, 选出最优的设计方案。(2) 利用保角映射和有限元法等方法分析齿根弯曲应力, 采用较大半径的齿根过渡圆角并采用凸头留磨滚刀加工外齿轮齿形, 以此降低齿根弯曲应力集中, 提高弯曲强度。(3) 根据弹性力学知识分析轮齿的啮合形变,采用齿顶修缘, 修缘线是采用较大压力角的渐开线; 采用齿面喷丸处理等工艺来提高轮齿的接触和弯曲疲劳强度。(4) 根据弹流润滑理论研究齿轮润滑状态后,采用极压添加剂的高粘度齿轮润滑油来改善齿轮的润滑状态。2 .选材齿轮材料的选择, 要根据强度、韧性和工艺性能要求, 综合考虑。参考工业发达国家煤矿机械齿轮选用钢材的经验, 结合我国实际, 宜选用低碳合金渗碳钢。对于承受重载和冲击载荷的齿轮, 采用以 Ni - Cr 和 Ni - Cr - Mo 合金渗碳钢为主的钢材(含 Ni 量 2 %4 %) ; 对于负载比较稳定或功率较小、模数较小的齿轮, 亦可选用无 Ni 的 Ni - Mn 钢。这些渗碳合金钢的含碳量较低, 平均为 012 %以下, 其中的 Mo 、Mn 均能增加钢的淬透性(含 Mn 量以 014 %016 %为宜) , Cr 能增加钢的淬透性和耐磨性, Ni 对提高钢的韧性特别有效。应研制、采用新型淬透性好的渗碳齿轮钢(国外称为“H”钢系列) , 它具有较窄范围的淬透性带, 可保证齿轮变形范围小并达到要求的芯部硬度。应尽量选用冶金质量好的真空脱气精炼钢(R H 脱气钢) 和电渣重熔合金钢, 这种钢材的纯度高, 具有较好的致密度, 含氧、氮和非金属杂质极少, 塑性和韧性好, 减少了机械性能和各向异性。用这种钢材制造的齿轮与普通电炉钢制造的齿轮相比, 其接触和弯曲疲劳寿命可提高 35 倍, 齿轮极限载荷可提高 15 %20 %。制造齿轮应尽量少用铸钢, 多用锻钢, 非用铸钢不可的大齿轮, 可采用铸钢轮芯镶锻钢齿圈组合件。锻钢要保证锻造比(一般选大于 3 为好) 。无论铸、锻件, 制造过程中要进行超声波探伤、材料的机械性能试验和检查, 以确保材料的质量合格。3 .加工工艺机加工滚齿时, 粗、精滚工序要分开, 先用滚刀进行粗切, 再用专用滚刀进行精滚齿, 保持滚刀精度, 用百分表控制切齿深度, 切齿深度误差应控制在零位附近, 精滚齿滚刀的齿形误差应不大于 0.103 mm。齿形加工一般要达到 9 级精度。齿面粗糙度必须达到设计要求, 可在磨齿后, 进行电抛光或振动抛光, 提高表面粗糙度, 粗糙度好的齿轮的寿命比粗糙度差的可提高 15%20 %。采用齿面修形、齿形修缘和挖根大圆弧(大圆弧齿根) 新技术(包括倒角、磨光、修圆) , 能消除或减轻啮合干涉和偏载, 提高齿轮的承载能力,使齿根应力集中降低, 齿轮的弹性柔度增大。对齿形进行修饰(磨齿、剃齿、研齿) , 齿轮的接触极限应力可提高15 %25 %。对齿作纵向修形(修齿腹) , 齿轮的寿命可提高2 倍, 弯曲应力可减少17 %23 % , 并可降低噪声。当切齿刀具的硬度大于工件硬度的25 倍以上, 并有较好的韧性和耐磨性时,切削效果较好。硬齿面齿轮常采用磨削法和刮削法加工, 齿胚经多次热处理和切削加工。齿轮加工后组装的减速器, 出厂前应进行加载跑合, 采用电火花跑合新工艺, 可提高齿轮接触精度, 保证使用效果。4. 热处理煤矿机械齿轮的承载能力不仅取决于表面硬度, 还取决于表层向芯部过渡区的剪应力与剪切强度的比值, 它不能大于 0155 。深层渗碳淬火是这种齿轮硬化处理最理想的方法, 它可以得到高的芯部硬度, 较小的过渡区残余拉应力和充足的硬化层深度。齿面含碳量一般控制在 018 %1 %为宜,由齿表面到芯部的硬度梯度要缓和。渗碳齿轮经过淬火和回火, 表面硬度应达到 HRC5862 , 要消除齿轮特别是表层的残余内应力。推广碳、氮共渗新工艺, 氮的渗入深度一般控制在 012 mm 以内, 它不但能硬化表层, 还能产生压应力, 可比单纯渗碳齿轮的强度极限应力提高 13 %以上, 寿命可提高 1 倍。热处理后, 尚需进行油浴人工时效处理。矿井提升绞车减速器齿轮的齿面硬度宜由现在多数软齿面( 即调质正火方法, 齿面硬度HB300) 向中硬齿面(淬火调质方法, 齿面硬度 HB300400) 过渡, 以提高齿轮使用寿命。5. 表面强化处理对齿面和齿根进行喷丸强化处理, 通常是齿轮加工的最后一道工序, 可在渗碳淬火或磨齿后进行。它能使齿轮的接触疲劳强度提高 30 %50 % ,使齿根弯曲疲劳强度得到改善; 能有效阻止裂纹扩展, 使实际载荷比外加载荷小得多; 能有效抵抗破坏性冲击, 减少点蚀, 增大耐久极限; 有利于齿轮润滑的改善; 可消除各种切齿加工在齿面留下的连续刀痕以及磨削产生的缺陷(产生残余应力和淬火压应力的释放) 。根据国外经验, 齿轮喷丸比不喷丸寿命可提高 6 倍。6. 正确安装运行实践表明, 减速器齿轮副的安装精度, 对齿轮的承载能力、磨损和使用寿命有很大影响。无论是新安装、更换或检修安装, 都应做到严格、精细,按照安装技术规范和标准进行, 特别是齿轮轴心线的水平度、平行度、中心距、轴承间隙、齿轮侧隙、顶隙、接触区域或轴向窜动量等, 必须达到质量标准和技术要求。新齿轮在投运前, 应进行充分的跑合。制订运行操作规程, 认真执行, 严禁违章作业, 超负荷运转。按照制造厂的减速器使用说明书和维护检修规程、标准, 进行科学维护管理。定期监测齿轮磨损状况, 化验润滑油, 开展故障诊断, 发现问题及时处理。定期清洗减速箱和齿轮, 更换油脂, 保持油量, 防止煤粉、水份、异物混入减速器内。改进减速器密封, 防止漏油。7. 润滑润滑对于齿轮的磨损失效有着重要的影响, 应当引起足够的重视。煤矿机械传动齿轮的特征是:多采用低速重载齿轮, 接触应力通常很高, 因此轮齿接触表面材质的局部弹性变形不容忽视; 同时齿轮在共
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