【正文】 機載，也可以是非機載。另外派生出 8 種機型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機械廠在引進(jìn)英國 Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 MG400/900WD 和 MG250/600WD 型兩種電牽引采煤機，雞西煤機廠、遼源煤機廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機。 國產(chǎn)電牽引采煤機雖然發(fā)展速度很快，但在性能和可靠性上與世界先進(jìn)國家的 I 采煤機相比，還存在較大的差距，所以一些有實力的礦務(wù)局 ，在裝備高產(chǎn)高效工作面時，把目光移到國外，進(jìn)口國外先進(jìn)電牽引采煤機。如神府華能集團引進(jìn)美國的 7LS、 6LS 電牽引采煤機；兗州礦業(yè)集團公司引進(jìn)德國的 SL500 型和日本的 MCLEDR102 型交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進(jìn)數(shù)量較少， 90 年代采煤機技術(shù)發(fā)展的特點如下： 1．多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機發(fā)展的主流 我國開發(fā)的電牽引采煤機，一般都采用橫向布置。各大部件由單獨的電動機驅(qū)動，傳動系統(tǒng)彼此獨立，無動力傳遞，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，因而有取代電動機縱向布置的趨勢。 2．我國采煤機的主要 參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距在縮小 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 在裝機功率方面，我國的液壓牽引采煤機裝機功率達(dá)到 800KW，電牽引采煤機裝機功率達(dá)到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產(chǎn)高效工作面對功率的要求。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 12． 56m/min,微處理機的工礦監(jiān)測、故障顯示、無線電離機控制等方面已達(dá)到較高技術(shù)水平。 3．液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功 采煤機連接構(gòu)件經(jīng)常松動是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機中得到推廣應(yīng) 用，防松效果顯著，基本解決采煤機連接可靠性的問題。 回顧這 30 多年我國采煤機發(fā)展的歷程，走的是一條自力更生和仿制引進(jìn)結(jié)合的道路，也是一條不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)為我所用的發(fā)展道路，從 20 世紀(jì) 70 年代主要靠進(jìn)口采煤機來滿足我國生產(chǎn)需要，到近年幾乎是國產(chǎn)采煤機占我國整個采煤機市場，這也是個了不起的進(jìn)步。 國際上電牽引采煤機的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 80 年代以來 , 世界各主要產(chǎn)煤國家 , 為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要 , 積極采用新技術(shù) , 不斷加速更新滾筒采煤機 的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu) , 相繼研制出 一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機。其中 , 最具代表的是英國安德森的 Eiect ra 系列 , 德國艾柯夫的 SL 系列 , 美 國喬依的 LS 系列和日本三井三池的 MCL E2DR 系列電牽引采煤機。這些采煤機 , 體現(xiàn)了當(dāng)今世界電牽引采煤機的最新發(fā)展方向。 德國艾柯夫公司 , 整機結(jié)構(gòu)特點為機身 3 段式 , 兩邊傳動部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu) , 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu) , 搖臂為分體聯(lián)結(jié) , 左右對稱通用 , 可滿足不同的配套要求 。 牽引部電氣傳動系統(tǒng)采用兩直流電機他激并列 , 電樞采用微機控制 , 勵磁采用串聯(lián) , 既能滿足四象 限運行 , 又能滿足雙牽引 , 趨于負(fù)載均衡 , 目前正全力發(fā)展交流電牽引。美國喬依公司從3LS～ 7LS , 機身為 3 段焊接結(jié)構(gòu)形式 , 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用 , 牽引部電氣傳動系統(tǒng)為 2電機串激串聯(lián) , 目前已開始投入使用 7LS 交流電牽引采煤機。日本三井三池公司RD101101 和 RD102102 均為交流電牽引采煤機 , 其結(jié)構(gòu)形式為以前的截割電機布置在機身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式 , 機械傳動和聯(lián)結(jié)相當(dāng)復(fù)雜。 總結(jié)這些國家電牽引采煤機的技術(shù)發(fā)展有如下幾個特點 : (1) 裝機功率和截割電動機功率有較大幅度增加 為了適應(yīng)高 產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤的需要 , 不論是厚、中厚和薄煤層采煤機 , 均在不斷加大裝機功率 (包括截割功率和牽引功率 ) 。裝機功率大都在 1000kW 左右 , 單個截割電機功率都在 375kW以上 , 最高達(dá)600kW。直流電牽引功率最大達(dá) 2 56kW , 交流電牽引功率最大達(dá) 2 60kW。 (2) 電牽引采煤機已取代液壓牽引采煤機而成為主導(dǎo)機型 世界各主要采煤機廠商 20 世紀(jì) 80 年代都已把重點轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機 , 如德國艾柯 夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機的 , 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機 , 研制 出EDW 系列電牽引采煤機 , 90 年代又研制成功交流直流兩 用的 SL300 , SL400 , SL500 型采煤機。美國喬依公司 70 年代中期開始開發(fā)多電機驅(qū)動的直流電牽引采煤機 , 80 年代先后推出 3LS , 4LS 和 6LS 3 個 新機型 , 其電控系統(tǒng)多次改進(jìn) , 更趨完善。英國安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 EL 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 ECTRA1000和 EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機。日本三井三池公司 80 年代中期著手開發(fā)高起點交流電牽引采煤機 , 最具代表的是 MCL E2DR101101 , MDL E2DR102102 采煤機 , 為國際首創(chuàng)。法國薩吉姆公司 在 90 年代也已研制成功 Panda2E 型交流電牽引采煤機。交流電牽引近幾年發(fā)展很快 , 由于技術(shù)先進(jìn) ,可靠性高、簡單 , 有取代直流電牽引的趨勢。自日 本 80 年代中期研制成功第 1 臺交流電牽引采煤機 ,至今除美國外 , 其它國家如德國、英國、法國等都先后研制成功交流電牽引采煤機 , 是今后電牽引采 煤機發(fā)展的新目標(biāo)。 (3) 牽引速度和牽引力不斷增大 液壓牽引采煤機的最大牽引速度為 8m/ min 左右 , 而實際可用割煤速度為 4 ～ 5m/ min , 不適應(yīng)快速割 煤需要。電牽引采煤機牽引功率成倍增加 , 最大牽引速度達(dá) 15～ 20m/ min , 美國 18m/ min 的牽引速度很普遍 ,美國喬依公司的 1 臺經(jīng)改進(jìn)的 4LS 采煤機的牽引速度高達(dá) 2815m/ min。由于采煤機需要快速牽引割煤 , 滾筒截深的加大和轉(zhuǎn)速的降低 , 又導(dǎo)致滾筒進(jìn)給量和推進(jìn)力的加大 , 故要求采煤機增大牽引力 , 目前已普遍加大到 450～ 600kN , 現(xiàn)正研制最大牽引力為 1000kN 的采煤機。 (4) 多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)日益發(fā)展 70 年代中期僅有美國的 LS 系列采煤機、西德 EDW215022L22W 型采煤機采用多電機驅(qū)動 , 機械傳動系統(tǒng)彼此獨立 , 部件之間無機械傳動 , 取消了錐齒輪傳動副和復(fù)雜通軸 , 機械結(jié)構(gòu)簡單 , 裝拆方便。目前 , 這類采煤機既有電牽引 , 也有液壓牽引 , 既有中厚煤層用大功率 , 也有薄煤層的 , 有取代傳統(tǒng)的截割電動機縱向布置的趨勢。 (5) 滾筒的截深不斷增大 牽引速度的加快 ,支架隨機支護也相應(yīng)跟上 , 使機道空頂時間縮短 ,為加大采煤機截深創(chuàng)造了條件。 10 年前滾筒采煤機截深大都是 630 ～ 700mm , 現(xiàn)已采用 800mm ,1000mm , 1200mm 截深 , 美國正在考慮采用 1500mm 截深的可能性。 (6) 普遍提高供電電壓 由于裝機功率大幅度提高 , 為了保證供電質(zhì)量和電機性能 , 新研制的大功率電牽引采煤機幾乎都提高供電電壓 , 主要有 2300V , 3300V , 4160V 和5000V。美國現(xiàn)有長壁工作面中 , 45 %以上的電牽引采煤機供電電壓為≥ 2300V。 (7) 有完善的監(jiān)控系統(tǒng) 包括采用微處理機控制的工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動控制系統(tǒng) 。 就地控制、無線電隨機控制 , 并已能控制液壓 支架、輸送機動作和滾筒自動調(diào)高。 (8) 高可靠性 據(jù) 了解美國使用的 EL ECTRA 1000 型采煤機的時間利用率可達(dá) 95 %～98 % ,采煤量 350 萬 t 以上 ,最高達(dá) 1000 萬 t 。 國內(nèi)電牽引采煤機的發(fā)展?fàn)顩r 我國從 20 世紀(jì) 80 年代末期 , 煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國第 1 臺 MG3442PWD薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機 , 在大同局雁崖礦使用取得成功。借助 MG3442PWD 電牽引采煤機的電牽引技術(shù) , 對液壓牽引采煤機進(jìn)行技術(shù)更新。第 1 臺 MG300/ 6802WD 型電牽引采煤機是在雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的 MG300 系列 液壓牽引采煤機的基礎(chǔ)上改造成功 , 并于 1996 年 7 月在大同晉華宮礦開始使用。與此同時 , 在太原礦山機器廠生產(chǎn)的 AM2500 液壓牽引采煤機上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造MG375/8302WD 型電牽引采煤機。截止目前 , 我國已形成 5 個電牽引采煤機生產(chǎn)基地 , 雞西煤礦機械廠、太原礦山機器廠、煤炭科學(xué)研究總院上海分院、遼源煤礦機械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機 , 西安煤礦機械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 我國近期開發(fā)的電牽引采煤機有以下特點 : (1) 多電機驅(qū)動橫向布置電牽引采煤機。截割電機橫向布置在搖臂上 , 取消 了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 (2) 總裝機功率、牽引功率大幅度提高 , 供電電壓 (對單個電機 400kW 及以上 ) 由 1140V 升至 3300V , 保證了供電質(zhì)量和電機性能。 (3) 電牽引采煤機以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位 , 部分廠商同時也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機。 (4) 主機身多分為 3 段 , 取消了底托架 , 各零部件設(shè)計、制造強度大大提高 , 部件間用高強度液壓螺母聯(lián)接 , 拆裝方便 , 提高了整機的可靠性。 (5) 電控技術(shù)研究和采煤機電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進(jìn)了一 大步 , 功能逐步齊全 , 無線電隨機控制研制成功 , 數(shù)字化、微機的電控裝置已進(jìn)入試用階段。 (6) 在橫向布置的截割電機上 , 設(shè)計使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸 ,改善了傳動件的可靠性 , 對提高采煤機的整體可靠性和時間利用率起到了積極作用。 (7) 耐磨滾筒及鎬形截齒的研究 , 推進(jìn)了我國的滾筒及截齒制造技術(shù) ,開發(fā)研制的耐磨滾筒 ,可適用于截割 f = 3～ 4 的硬煤。具有使用中軸向力波動小 ,工作平穩(wěn)性好 ,塊煤率高 ,能耗低等優(yōu)點。 2 總體方案的確定 概述 MG300/700WD型機載交流電牽引采煤機，該機裝機功率 700KW，截割功率 2 300KW,牽引功率 82KW。 該采煤機使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險的礦井中使用，并可在海拔不超過 20xxm、周圍介質(zhì)溫度不超過＋ 40℃ 或低于－10℃ 、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。 主要技術(shù)參數(shù) 該機的主要技術(shù)參數(shù)如下： 1． 適應(yīng)煤層 采高范圍： ~ 煤層傾角：≤ 35 度 煤層硬度：中硬或硬煤層 2． 總體 額定轉(zhuǎn)速： 40r/min 機面高度： 1457 mm 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 搖臂擺動中心距： 2541mm 結(jié)構(gòu)特點 MG300/700WD 型采煤機采用多電機橫向布置方式，截割部用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，左、右牽引部及中間箱采用高強度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，在中間箱中裝有泵箱、電控箱、水閥和水分配閥。該機具有以下特點： 1．截割電機橫向布置在搖臂上，搖臂和機身連接沒有動力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 2．主機身分為三段，即左牽引部、中間控制箱、右牽引部，采用高度液壓螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡單可靠、拆裝方便。 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè) 計方案的確定 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機。利用通用部件，組裝成系列型號的采煤機，可以給生產(chǎn)帶來很多方便。系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機械發(fā)展的必然趨勢。所以，這里把左右搖臂設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)。 截割部電動機的選擇 由設(shè)計要求知，截割部功率為 300 2KW，即每個截割部功率為 300KW。根據(jù)礦下電機的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全 。而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。據(jù)此選擇由撫順 廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機 YBC3─ 300,其主要參數(shù)如下： 額定功率： 300KW； 額定電壓： 1140V 額定電流： 206A。 額定轉(zhuǎn)速： 1470r/min 額定功率： 50HZ。 絕緣等級： H 接線方式： Y 工作方式： S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼水冷 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 該電機總體呈圓形，其示 意圖及外形