【正文】 采煤機(jī)牽引部的設(shè)計方案1 緒 論 采煤機(jī)械的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 采煤機(jī)械發(fā)展的歷史目前國內(nèi)使用的采煤機(jī)械主要是可調(diào)高的雙牽引部液壓采煤機(jī)，這種經(jīng)過改進(jìn)的液壓牽引采煤機(jī)，可追溯到長臂截煤機(jī)，是早期用于煤層底部掏槽的采煤機(jī)械。最早的滾筒采煤機(jī)是在截煤機(jī)的基礎(chǔ)上，將減速箱部分改成允許安裝一根水平軸和截割滾筒而演變成的。這種滾筒采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。早期的滾筒采煤機(jī)主要存在2個問題，（1） 截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整（即所謂的固定滾筒），對煤層厚度及變化適應(yīng)性差；（2） 截煤滾筒的裝煤效果不佳（即所謂的圓形滾筒），限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。20世紀(jì)60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)等先后對采煤機(jī)的截割滾筒做出兩項改進(jìn)。一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對煤層賦存條件的適應(yīng)性；二是把圓形滾筒改進(jìn)成螺旋葉片截煤滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項改進(jìn)使?jié)L筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。在滾筒采煤機(jī)發(fā)展的同時，還研制出用刨削方式落煤的刨煤機(jī)、以鉆削方式落煤的鉆削式采煤機(jī)，以及螺旋鉆式采煤機(jī)?，F(xiàn)代滾筒采煤機(jī)均為可調(diào)高搖臂滾筒采煤機(jī)，其發(fā)展是從有鏈到無鏈；由機(jī)械牽引到液壓牽引再到電牽引；由單機(jī)縱向布置驅(qū)動到多機(jī)橫向布置驅(qū)動；由單滾筒到雙滾筒，且向大功率、遙控、遙測、智能化發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高，工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。(1)牽引方式向電牽引方式發(fā)展。傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)在國外仍然在生產(chǎn)和使用中，但已不占主導(dǎo)地位，由于電牽引采煤機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，國外目前開發(fā)的采煤機(jī)，特別是大功率采煤機(jī)基本上都是采用電牽引方式。(2)裝機(jī)總功率不斷增大。為適應(yīng)煤礦生產(chǎn)實現(xiàn)高產(chǎn)高效，國外采煤機(jī)的功率在不斷提高，電機(jī)截割功率通常在400kw以上，最新報道已達(dá)850kw。牽引電機(jī)功率均在40kw以上，大的甚至達(dá)到125kw，總裝機(jī)功率通常超過1000kw，如EL3000型采煤機(jī)總裝機(jī)功率高達(dá)2000kw，7LS5型采煤機(jī)達(dá)1940kw。牽引速度、牽引力也大幅提高，目前大功率電牽引采煤機(jī)的牽引速度普遍達(dá)到1525m/min，最大牽引速度達(dá)50m/min，最大牽引速度達(dá)50m/min，牽引力高達(dá)1000KN。牽引速度的加快，支架隨記支護(hù)的實現(xiàn)，使工作而頂板空頂時間縮短，為加大支架步距和滾筒截深創(chuàng)造了條件。采用大截深滾筒以成為提高采煤機(jī)生產(chǎn)能力的重要途徑，目前普遍采用的截深為10001200mm，個別已達(dá)1500mm。（1） 元部件可靠性大幅提高。為提高采煤機(jī)的可靠性，減少故障率，采煤機(jī)齒輪的設(shè)計壽命以提高到2000h以上，軸承的壽命提高到3000h以上，并且還有進(jìn)一步提高的趨勢。液壓泵和液壓馬達(dá)的壽命已達(dá)10000h。（2） 電牽引方式趨向交流變頻調(diào)速。電牽引采煤機(jī)的牽引方式按牽引電機(jī)的類型可分為直流牽引和交流牽引。由于交流變頻調(diào)速電牽引系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)可靠、維護(hù)管理簡單、價格低廉等特點(diǎn)，近幾年發(fā)展很快。20世紀(jì)90年代中后期研制的大功率電牽引采煤機(jī)均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。交流牽引正逐步替代直流牽引。成為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。早期的交流電牽引均采用一個變頻器拖動兩臺牽引電機(jī)，變頻器對電機(jī)的性能參數(shù)難以準(zhǔn)確檢測，控制和保護(hù)功能無法完全發(fā)揮。德國在開發(fā)SL300時，采用兩個變頻器分別拖動兩臺牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)，使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善。這種一拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步的采用，成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一個特點(diǎn)。（3） 無鏈牽引向齒輪一齒軌式演變。隨著牽引力不斷增大，銷輪一齒軌式無鏈牽引已近淘汰，齒輪一齒軌式無鏈牽引已使用不多，正逐步趨向于采用齒輪一齒軌式無鏈牽引。這是一種從齒輪一銷軌式演變而來的無鏈牽引結(jié)構(gòu)，圓柱銷被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節(jié)距由125mm增加到175mm。無鏈牽引的優(yōu)缺點(diǎn) 無鏈牽引機(jī)構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈，而采用采煤機(jī)上的驅(qū)動輪與輸送機(jī)上的齒條等相嚙合的方式來移動機(jī)器。無鏈牽引具有一系列優(yōu)點(diǎn)：①采煤機(jī)移動平穩(wěn)、搬動小，因而載荷均勻，延長了機(jī)器的使用壽命，故障率也大減小。②可利用無鏈雙牽引傳動將牽引力提高400600kN，以適應(yīng)采煤機(jī)在大傾角（最大達(dá)54176。）條件下工作，利用制動器還可以使機(jī)器的防滑問題得到解決。③可以實現(xiàn)工作面多臺采煤機(jī)同時工作，提高工作產(chǎn)量。④嚙合效率高，可將牽引力有效地用在割煤上。因它沒有原來鏈牽引的鏈條通過三個鏈輪時產(chǎn)生的圍繞折曲嚙合損失，所以噪聲也有所降低。⑤消除了牽引鏈帶來的斷鏈、反鏈敲缸等事故，大大提高了安全性。無鏈牽引的缺點(diǎn)是：①隊輸送機(jī)的彎曲和起伏不平的要求較高，對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，因底板及輸送機(jī)起伏度太大，會影響無鏈牽引機(jī)構(gòu)的嚙合，造成傳動件的損壞事故。②無鏈牽引機(jī)構(gòu)使機(jī)道寬度增加約100mm，所以提高了對支架控頂能力的要求。（4） 普遍采用中、高壓供電。由于裝機(jī)功率大幅度提高以及工作面的不斷加長（達(dá)到300m），整個工作面供電容量超過5000kW。為了減少輸電線路損耗，保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都采用中、高壓供電。主要供電等級有2300，3300，4160，5000V等。（5） 監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化。新型的電采煤機(jī)具有建立在微處理機(jī)基礎(chǔ)上的智能監(jiān)控、監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)，可實現(xiàn)交互式人機(jī)對話、遠(yuǎn)近控制、無線電隨機(jī)遙控、工況監(jiān)測及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動控制等多種功能，以保證采煤機(jī)具有最低的維修量和最高的利用率；并可實現(xiàn)采煤機(jī)滾筒沿工作面煤層自動調(diào)節(jié)采高等控制功能。（1） 新設(shè)計的滾筒采煤機(jī)幾乎都采用多電機(jī)橫向布置；取消底托架；各大部件間采用液壓螺栓、啞鈴銷、偏心鎖緊螺母等連接，以構(gòu)成采煤機(jī)的機(jī)身、左、右搖臂通過銷軸鉸接在機(jī)身的兩端。（2） 大力開發(fā)電牽引采煤機(jī)。裝功率1000kW以下的電牽引采煤機(jī)已逐步走向成熟，且形成系列，裝機(jī)功率1800kW電牽引采煤機(jī)在研制中。目前國內(nèi)使用的交流電牽引采煤機(jī)的電牽引調(diào)速系統(tǒng)主要有三種：即交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱SRD）。在這3種交流電牽引調(diào)速系統(tǒng)中，交流變頻調(diào)速技術(shù)在采煤機(jī)的應(yīng)用已逐步走向成熟并具有發(fā)展?jié)摿?；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)本身比較成熟，但是在采煤機(jī)的應(yīng)用存在低速性能等問題，從目前來看，交流變頻調(diào)速技術(shù)和SRD技術(shù)應(yīng)該是未來采煤機(jī)應(yīng)用的主要方向。（3） 我國經(jīng)濟(jì)型綜采和高檔普采的主要機(jī)型是MG200，目前在冊近千臺，該機(jī)型由于功率偏小、過斷層能力差、結(jié)構(gòu)上的局限性等，而需要改進(jìn)以至換代。為此，近年來進(jìn)行了MG200采煤機(jī)的換代設(shè)計?，F(xiàn)已完成的MG150/375w型及MG160/375w采煤機(jī)均可作為MG200的換代產(chǎn)品，使用中已取得良好效果。該換代產(chǎn)品在配套尺寸不變的情況下，將裝機(jī)功率由200kW提高到375kW，其結(jié)構(gòu)更為簡單，即三個電機(jī)橫向布置，150（160）kW的左右截割電機(jī)分別布置在左右搖臂內(nèi)，兩段或三段式機(jī)身通過液壓螺栓聯(lián)為一體，左、右截割部通過銷軸鉸接在左、右牽引行走箱上，其生產(chǎn)效率截割能力大大提高，使用更為方便。（4） 特殊機(jī)型采煤機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用。如天地科技股份有限公司上海分公司開發(fā)的MG250/，可用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開采：“三下一上”采煤；煤柱和邊角媒回收；短臂工作面雙巷或單巷開采；長壁面開機(jī)窩；煤巷掘進(jìn)等。再如，新汶礦業(yè)集團(tuán)從烏克蘭引進(jìn)的螺旋鉆式采煤機(jī)已成功用于難采煤層，一臺螺旋鉆機(jī)僅需34名工人在工作面回采巷道內(nèi)操作，月產(chǎn)6000t以上，實現(xiàn)了真正的無人工作面安全生產(chǎn)。 MG300/675W采煤機(jī)介紹MG300/675W型采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)橫向布置無鏈雙驅(qū)動液壓牽引采煤機(jī)。本機(jī)總裝機(jī)功率375(475)KW，機(jī)面高度1100mm,～，傾角的中厚煤層綜采或高檔普采工作面。要求頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過于松軟，煤質(zhì)硬或中硬，也能截割一定的矸石夾層。工作面長度以100～200m為宜。該采煤機(jī)的電氣設(shè)備符合礦用防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤塵爆炸危險的礦井中使用。并可在海拔不超過1000米、周圍介質(zhì)不超過35攝氏度，空氣濕度不大于97%（在25攝氏度時）的情況下可靠地工作。該采煤機(jī)可與相應(yīng)的液壓支架、運(yùn)輸機(jī)配套，實現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤或放頂煤綜采，亦可用于可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)、單體液壓支架、長鋼梁或金屬鉸接梁配套實現(xiàn)“新高檔普采”。MG300/675W型采煤機(jī)主要部件是：左牽引部、右牽引部、左搖臂、右搖臂、泵箱、電控箱、左行走箱、右行走箱、機(jī)身聯(lián)接、冷卻噴霧、電氣外部聯(lián)接、拖纜裝置和左、右滾筒。機(jī)身中段為泵箱和電控箱，在泵箱內(nèi)部的一個干腔內(nèi)集中安裝著液壓傳動系統(tǒng)全部液壓元件。泵電機(jī)橫向布置裝在泵箱內(nèi)左側(cè)，液壓油箱設(shè)在泵箱右側(cè)，給牽引液壓系統(tǒng)和調(diào)高液壓系統(tǒng)提供液壓油。搖臂采用彎搖臂結(jié)構(gòu)型式，較直搖臂有更大的裝煤口，提高裝煤率增加塊煤。搖臂長度為1830mm,輸出端采用340 340mm的方形出軸與滾筒聯(lián)接，滾筒直徑為1800mm。葉片上裝有截齒，滾筒旋轉(zhuǎn)時邊牽引邊靠截齒落煤，再通過螺旋葉片將煤輸送到工作面刮板運(yùn)輸機(jī)上。機(jī)器的操作部位在中部電控箱、泵箱和采煤機(jī)兩端頭，以實現(xiàn)機(jī)器的開停機(jī)、左、右牽引、搖臂升降及停運(yùn)輸機(jī)。機(jī)器的啟動只能在電控箱上手動完成。采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)取決于：（1）礦山地質(zhì)條件的多樣性。這表現(xiàn)在煤層厚度的變化()，煤層傾角的變化(從0至90176。)，煤質(zhì)堅硬度的變化(從50至350公斤力／厘米)，圍巖穩(wěn)定性和煤層中夾石堅硬度的變化；（2）采煤機(jī)的工作位置不固定。它在工作過程中要經(jīng)常沿工作面移動，并需周期地橫向移動；（3）需與其它機(jī)械配合工作。因而它們需互相協(xié)調(diào)；（4）在井下使用。其工作環(huán)境具有瓦斯和煤塵爆炸危險，離開起重和運(yùn)輸設(shè)備很遠(yuǎn)，也遠(yuǎn)離修配車間，因而不能就地進(jìn)行金屬加工或焊接作業(yè)，給維修機(jī)器帶來困難，并使維修質(zhì)量降低。MG300/675W新型液壓牽引采煤機(jī)采用多電機(jī)傳動，電機(jī)全部橫向布置的總體設(shè)計，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單可靠，各大部件間只有聯(lián)接關(guān)系，無傳動環(huán)節(jié)。有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）所有電機(jī)均為圓形電機(jī)，橫向裝入各獨(dú)立的機(jī)箱孔內(nèi)，易于折裝、維護(hù)、檢修方便。（2）采用新型液壓傳動系統(tǒng)和干式泵箱，液壓油池與所有液壓元件相分離，避免油液污染；主要液壓元部件選用進(jìn)口件，采用集成泵和集成馬達(dá)，并設(shè)置在主泵、馬達(dá)內(nèi)腔自動清洗系統(tǒng)，主泵、馬達(dá)壽命長，泵箱結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。（3）可以實現(xiàn)電牽引和液壓牽引互換，能方便地改為電牽引采煤機(jī)。（4）采煤機(jī)機(jī)身由四段組成，四段機(jī)身用液壓拉杠聯(lián)接，無底托架，機(jī)身矮，增加了過煤高度，聯(lián)接簡單可靠、拆裝方便。（5）采用彎搖臂，加大了裝煤空間，搖臂行星頭用四個行星輪的行星減速機(jī)構(gòu)，行星總頭的外徑小，適合與小滾筒配套。（6）搖臂設(shè)有齒式離合器和扭矩軸機(jī)械過載保護(hù)。（7）搖臂行星油池與臂身油池相隔離。保證了滾筒在任何位置，行星頭均有良好的潤滑。從資源上看，我國富煤貧油，一次能源以煤為主。在探明的化石能源中，%，%；其中煤炭探明可采儲量1145億噸，按同等發(fā)熱量計算，相當(dāng)于目前已探明石油和天然氣總和的17倍。煤炭提供了78%的發(fā)電能源、70%的化工原料和60%民用商品能源；國家的資源條件決定了我國在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，只能選擇以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)。從經(jīng)濟(jì)上來看，煤炭與其他能源相比具備明顯的優(yōu)勢，按同等發(fā)熱量比較，煤炭價格僅相當(dāng)于石油的1/3，電里的1/7,天然氣的1/4，對于我國這樣