【正文】 設(shè)計(jì)給出的參數(shù)選擇其額定工作阻力為25噸/柱的，所以在每平方米所需的支柱數(shù)為：247。25=2根單體液壓支柱型式及鉸接頂梁的選擇根據(jù)供液方式不同可分為內(nèi)注式和外注式。外注式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量和制造成本內(nèi)注式低，伸縮比大，但需配備液壓泵和供液管路，適宜于中厚煤層。內(nèi)注式重量大，制造成本高，但不需要配備液壓泵及供液管路，靈活性大，在薄煤層中使用方便。單體液壓支柱鉸接頂梁長(zhǎng)度，應(yīng)按采煤機(jī)截深整數(shù)倍選取，以便頂板管理。根據(jù)所給地質(zhì)條件及有關(guān)參數(shù)選用DZ外注式單體液壓支柱及HDJA1200鉸接頂梁。第四節(jié) 滾筒采煤機(jī)的選擇一、采煤機(jī)性能參數(shù)的計(jì)算與決定滾筒直徑的選擇滾筒大些對(duì)裝煤有利，但不宜過(guò)大，并應(yīng)滿足采高的要求。雙滾筒采煤機(jī)滾筒直徑應(yīng)大于最大采高h(yuǎn)max的一半，一般可按D=（～）hmax選取，采高大時(shí)取小值，采高小時(shí)取大值。故次，可的如選擇雙滾筒采煤機(jī)的話，其滾筒直徑應(yīng)為：D＞，即D＞。單滾筒采煤機(jī)滾筒直徑選擇時(shí)，為了防止?jié)L筒在頂板下沉?xí)r被夾住而截割巖石，直徑D= hmin（～）采煤機(jī)的滾筒已經(jīng)系列化，可選用與計(jì)算值相近的標(biāo)準(zhǔn)滾筒，一降低制造成本。故次，如選擇單滾筒采煤機(jī)的話，其滾筒直徑應(yīng)為：D=（～），即D=～。截深的選擇滾筒截深是采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)截入煤壁的深度，是影響采煤機(jī)裝機(jī)功率的主要因素。決定截深時(shí)應(yīng)充分考慮煤層的壓張效應(yīng)，截割阻抗（截齒截割單位切屑厚度所對(duì)應(yīng)的截割阻力）大小，煤層厚度、傾角、頂板穩(wěn)定性及采煤機(jī)穩(wěn)定性等。另外，為了管理頂板方便，截深應(yīng)等于液壓支架的的推移步距。～，若頂板穩(wěn)定，截割阻抗小可適當(dāng)加大；厚煤層為了減輕煤壁片幫，減輕液壓支架載荷和避免煤從運(yùn)輸機(jī)溢出，截深宜小，；薄煤層由于工人行走困難，牽引速度比較低，～。注：，薄煤層為1米左右。滾筒的轉(zhuǎn)速及截割速度滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小都有很大影響。由截齒最大切屑hmax公式：Hmax=1000V/（）可知，當(dāng)滾筒每條截線上的截齒數(shù)m，牽引速度V已定，轉(zhuǎn)速n愈高，切屑厚度愈小，煤塵產(chǎn)生量大，截割比能耗增大。另外，實(shí)踐證明，滾筒轉(zhuǎn)速過(guò)高，循環(huán)煤會(huì)增多，裝載效率降低，裝煤效果不好，所以，現(xiàn)代采煤機(jī)，滾筒轉(zhuǎn)速出現(xiàn)降低的趨勢(shì)。但不能太低，否則會(huì)在牽引速度不太高時(shí)，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。一般認(rèn)為滾筒轉(zhuǎn)速在30～50轉(zhuǎn)/分較為適宜，薄煤層可為60～100轉(zhuǎn)/分。采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率采煤機(jī)在采煤過(guò)程中，由于處理故障，檢查和更換刀具，日常維修，等候支護(hù)，處理片幫等，經(jīng)常出現(xiàn)停頓，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率比設(shè)計(jì)理論生產(chǎn)率小的多，為了表明這些因素的影響，可用有效開(kāi)動(dòng)率表示，是指采煤機(jī)在一天或一班內(nèi)有效工作時(shí)間與一天或一班占有時(shí)間的比值?！?。當(dāng)采煤工作面生產(chǎn)能力已定，其每小時(shí)的平均產(chǎn)量就是所需采煤機(jī)的最小實(shí)際生產(chǎn)率，考慮到有效開(kāi)動(dòng)率，則采煤機(jī)按工作面生產(chǎn)能力要求的最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率Qmin為： Qmin=W/（24）噸/時(shí) 式中：W采煤工作面的日平均產(chǎn)量，噸/日本次設(shè)計(jì)給出了設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為105萬(wàn)噸，一年工作日按300天計(jì)算，實(shí)行四班工作制，三班采煤，一班準(zhǔn)備，每天生產(chǎn)18小時(shí)?？傻茫篧=105萬(wàn)噸247。（30018）小時(shí)=Qmin=W/（24）=（24）= 采煤機(jī)截割時(shí)的牽引速度及生產(chǎn)率采煤機(jī)截割時(shí)牽引速度的高低，直接決定采煤機(jī)的生產(chǎn)率及所需電機(jī)功率，由于滾筒裝每能力，運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率，支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響，采煤機(jī)在截割時(shí)的牽引速度比空調(diào)時(shí)低的多。采煤機(jī)牽引速度在零到某個(gè)值范圍內(nèi)變化，選擇載割時(shí)的牽引速度，要根據(jù)下述幾方面的因素，綜合考慮。1）根據(jù)采煤機(jī)最小生產(chǎn)率Qmin決定牽引速度V1：V1=Qmin/（）米/分式中：Qmin采煤機(jī)最小生產(chǎn)率，噸/時(shí) H采煤機(jī)平均采高，米 B菜煤機(jī)截深，米 r煤的容重，179。V1=Qmin/（）米/分=（60） =（米/分）2）按截齒最大切屑厚度決定牽引速度V2采煤機(jī)截割過(guò)程，是滾筒以一定的轉(zhuǎn)速n，同時(shí)又以一定的牽引速度V沿工作面移動(dòng)，切屑厚度月牙規(guī)律變化，如果滾筒一條截線上安裝的截齒數(shù)為m，則截齒最大切屑厚度hmax在月牙形中部，可用下式求出：hmax=1000V/ =1000（250） =35（毫米）式中：V牽引速度， m截齒數(shù)，取2 n轉(zhuǎn)速，50轉(zhuǎn)/分從可知，當(dāng)n、m決定后，hmax與牽引速度V成正比，當(dāng)hmax大于齒座上截齒伸出的長(zhǎng)度，使齒座及螺旋葉片也參與截割，則截割阻力及功率劇增，齒座受到磨損。為了避免上述情況的發(fā)生，一般要求截齒的最大切屑厚度應(yīng)小于截齒伸出齒座長(zhǎng)度的70﹪，按上述要求，采煤機(jī)的牽引速度為： V2=. hmax`/1000 =25044/1000 =（米/分）式中：n滾筒轉(zhuǎn)速 取n=50轉(zhuǎn)/分；m截齒數(shù) 取m=2hmax`截齒在齒座上伸出長(zhǎng)度的70﹪（毫米）國(guó)產(chǎn)經(jīng)向截齒。大約為44～55毫米。切向截齒大約為41～52毫米。煤堅(jiān)硬度f(wàn)及截割阻抗大時(shí)去小值。3）按液壓支架推移速度決定牽引速度V3一般講支架的推移速度應(yīng)大于采煤機(jī)的牽引速度較好，這樣可保證采煤機(jī)安全生產(chǎn)。截割時(shí)牽引速度V，應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定，其最大值應(yīng)等于或大于V1，但應(yīng)小于V2，并與V3相協(xié)調(diào)，使采煤機(jī)既能滿足工作面生產(chǎn)能力的要求，又可避免齒座或葉片參與截割，并能保證采煤機(jī)安全生產(chǎn)。采煤機(jī)截割牽引速度V決定后，采煤機(jī)的生產(chǎn)率Q為：Q= 噸/時(shí) =60 =（噸/時(shí)）式中符號(hào)意義同前。采煤機(jī)所需電機(jī)功率由于采煤機(jī)在截割和裝載過(guò)程中，受到很多因素的影響，所需電機(jī)功率大小，很難用理論方法精確計(jì)算出來(lái)，常采用類比法或比能耗法估算電機(jī)功率，是根據(jù)采煤機(jī)生產(chǎn)率和比能耗（截割單位體積煤所消耗的功率，如果比能耗確定適當(dāng)，計(jì)算值就比較合理。取截割阻抗A=180～200牛/毫米的煤為基準(zhǔn)煤，當(dāng)采煤機(jī)以不同的牽引速度截割時(shí)，包括牽引部及輔助液壓系統(tǒng)在內(nèi)，其比能耗的估算如下表：螺旋滾筒采煤機(jī)比能耗HωB （表五)牽引速度（米/分）23456HωB（千瓦時(shí)/噸）（表六）煤層截割阻抗牛/毫米磨蝕性系數(shù)P毫米/千米堅(jiān)硬夾雜物含量％脆韌性`采煤機(jī)械選型級(jí)別類別一級(jí)脆性煤層1類（極軟）60～120＜1000脆性`只含軟夾矸2類（軟）100～200含軟的泥質(zhì)頁(yè)巖夾矸細(xì)碎硬夾雜物含量＜％韌性3類（中硬）120～180脆性二級(jí)脆性韌性煤層4類（超中硬）180～240200～300細(xì)碎硬夾雜物含量＜1％韌性滾筒采煤機(jī)60～120細(xì)碎硬夾雜物含量＜％韌性120～1805類（硬）180～240300～400細(xì)碎硬夾雜物含量＜％韌性韌性240～300三級(jí)脆性煤層6類（極硬）240～360450～500砂質(zhì)頁(yè)巖砂巖或結(jié)團(tuán)硬夾雜物含量＜％斷面積＜1000cm178。的大塊夾雜物含量＜～5％韌性需先爆破或注高壓水把煤層松動(dòng)后，才能選用滾筒采煤機(jī)180～2407類（特硬）不論≥600硬夾矸和大塊結(jié)團(tuán)雜物含量為8～10％ 如果截割的煤層，其截割阻抗不同上述基準(zhǔn)值，可按下式計(jì)算比能耗值：Hωx=(Ax. HωB)/A =(180～240) =～（千瓦時(shí)/噸）式中Ax被截割的煤層阻抗，由表六選得為：180～240牛/毫米A截割阻抗，設(shè)計(jì)所給原始數(shù)據(jù)為：235牛/毫米HωB基準(zhǔn)煤的比能耗值，時(shí)/噸注；煤層硬度可分為軟煤（f＜）。中硬煤（f=～3）；硬煤（f＞3）。單滾筒采煤機(jī)所需電機(jī)功率 N=（QHωx）247。（K1 K2）千瓦=（～）247。()=～（千瓦）式中：Q采煤機(jī)生產(chǎn)率 根據(jù)上述計(jì)算可知為： K1功率利用系數(shù)，用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)取1， K2功率水平系數(shù)，與牽引速度調(diào)節(jié)方式，電機(jī)超載能力等因素有關(guān)，可按表七選取，超載能力是指最大轉(zhuǎn)距Mmax與額定轉(zhuǎn)距MH的比值。雙滾筒采煤機(jī)，前滾筒與后滾筒截割條件不同，前滾筒截割時(shí)，煤層只有面向采空區(qū)一個(gè)自由面，后滾筒截割時(shí)，前滾筒已截割出第二個(gè)自由面，若以Hωx表示前滾筒截割比能耗，后滾筒截割比能耗Hωx`為：Hωx`＝K3Hωx ＝（，，）（～） ＝～，～，～，～式中K3后滾筒工作條件系數(shù)，從表八選?。ū砥撸╇姍C(jī)Mmax/MH牽引速度調(diào)節(jié)方式自動(dòng)調(diào)速人工調(diào)速～～～（表八）滾筒轉(zhuǎn)向后滾筒開(kāi)采煤層部位下部上部向著前滾筒截割自由面逆著前滾筒截割自由面如果滾筒直徑按最大采高60％選取時(shí)，雙滾筒采煤機(jī)所需電機(jī)功率為：N＝Q( Hωx + Hωx` )247。(K1K2)＝［～＋(～，～，～，～)］247。()＝［(～，～，～，＝～) ～(～，～，～ ，～)］＝(～，～，～＝～) ～(～，～，～, ～) 我們選擇雙滾筒采煤機(jī)的電功率為：～牽引力采煤機(jī)的牽引力主要取決于媒質(zhì)、采高、牽引速度、煤層傾角、機(jī)器質(zhì)量，導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)及摩檫力等，很難精確計(jì)算，可根據(jù)（表九）初選：（表九）采煤機(jī)的電功率牽引力50100150200300100100～120150～180200～220250～300根據(jù)采煤機(jī)電機(jī)功率選擇了牽引力為250～300千牛。二、初選采煤機(jī)及配套設(shè)備根據(jù)上述算得的采高、滾筒直徑、截深、生產(chǎn)率、電機(jī)功率、牽引力及牽引速度等初選采煤機(jī)為：MXA300/。然后和初選的液壓支護(hù)設(shè)備一起，查閱煤炭科學(xué)院等編制的采煤機(jī)械化成套設(shè)備參考資料一覽表見(jiàn)附錄，盡可能與表中提供的成套設(shè)備吻合，以節(jié)約費(fèi)用，并通過(guò)配套設(shè)備表選擇輸送機(jī)。MXA300/：；；；擺角為62176。30′～17176。30′。三、初選采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的校核最大采高h(yuǎn)max的校核Hmax=AH/2+Lsinamax+D/2 =+176。30′+2/2 =（米）式中：A采煤機(jī)高度（機(jī)身上平面至底板之間的距離），米 H采煤機(jī)截割部減速箱高度，一般等于電機(jī)高度，米 L搖臂長(zhǎng)度（搖臂向上擺動(dòng)最大角度），米 D滾筒直徑，米，MXA300/。根據(jù)工作面最大采高h(yuǎn)max及滾筒直徑D，可以計(jì)算出采煤機(jī)高度A及所需底托架高度B可由下式計(jì)算：A＝hmax+H/2(Lsinamax+D/2) ＝+ ＝(米)B＝AHS ＝ ＝(米)式中：hmax最大采高，米 H采煤機(jī)截割部減速箱高度，一般等于電機(jī)高度，米 L搖臂長(zhǎng)度（搖臂向上擺動(dòng)最大角度），米 D滾筒直徑，米 S運(yùn)輸機(jī)槽幫高度，米采用不同高度的底托架可使采煤機(jī)得到不同的機(jī)面高度及采高范圍。最小采高的校核采煤工作面最小采高h(yuǎn)min應(yīng)大于采煤機(jī)高度A支架或鉸接頂梁高度h1,過(guò)機(jī)高度h2（頂梁與采煤機(jī)機(jī)身上平面直接距離）三項(xiàng)尺寸之和，即采煤機(jī)與支護(hù)設(shè)備應(yīng)能通過(guò)煤層變薄帶，滾筒不截割巖石。Hmin＞A+ h1+ h2Hmin＞++Hmin＞(米)注：～，機(jī)身短，浮煤清掃干凈取小值。MXA300/。臥底量校核最大臥底量Kmax為：Kmax＝AH/2sin223。maxD/2 ＝ sin22176。1 ＝(米)式中：A采煤機(jī)高度（機(jī)身上平面至底板之間的距離），米 H采煤機(jī)截割部減速箱高度，一般等于電機(jī)高度，米 223。max搖臂向下擺動(dòng)最大角度 D滾筒直徑，米采煤機(jī)臥底量一般為90～300毫米，以適應(yīng)底板起伏不平和能截割運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭處三角煤帶。采煤機(jī)最大截割速度的校核運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架在結(jié)構(gòu)性能之間有相應(yīng)的配套要求。運(yùn)輸機(jī)的生產(chǎn)能力一般應(yīng)略大于采煤機(jī)的生產(chǎn)率，以便把煤及時(shí)運(yùn)走，不出現(xiàn)堆積現(xiàn)象，根據(jù)此原則，可把運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)順能力看成是采煤機(jī)的最大生產(chǎn)能率，此時(shí)采煤機(jī)截割時(shí)的最大牽引速度V′為：V′＝Q′/() ＝900/（60） ＝(米/分）式中：H采煤機(jī)平均采高， B菜煤機(jī)截深， r煤的容重，179。 V180。應(yīng)大于前面決定的截割牽引速度V＝，計(jì)算結(jié)果符合此要采煤機(jī)移動(dòng)時(shí)必須克服的牽引阻力T為： T＝K1G+fD(cosa K2+ K3)177。Gsina ＝2（－+）177。（177。） ＝()～(＋) ＝－～(噸力) 式中：D滾筒直徑為2米a煤層傾角177。15176。f摩擦系數(shù)， K1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，～ K2估算系數(shù)，初步估算時(shí)可取0～K3側(cè)面導(dǎo)向反力對(duì)牽引阻力影響系數(shù)，主要取決于牽引鏈或無(wú)鏈牽引軌道的位置及煤層傾角大小。當(dāng)在采空區(qū)側(cè)布置，煤層傾角為0176?！?，35176?！?。當(dāng)在煤壁側(cè)布置，煤層傾角為0176?！?5176?！?。上述最后一項(xiàng)，當(dāng)向上牽引時(shí)，取正號(hào)，向下?tīng)恳龝r(shí)取負(fù)號(hào)。上述幾項(xiàng)計(jì)算結(jié)果滿足所選采煤機(jī)的性能，也能滿足采煤工