【正文】 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 1 頁 1 概述 引言 采煤機械的裝備水平是煤礦技術水平的重要標志之一。采煤機械的選用取決于煤層的賦存條件、采煤方法和采煤工藝，而采煤機械的技術發(fā)展又促進了采 煤方法和采煤工藝的更新。 采煤方法按采煤工藝可分為長壁式采煤法和房柱式采煤法兩大類。我們廣泛使用長壁式采煤法。 長壁式采煤法所使用的機械設備按機械化程度分為爆破采煤機械、普通機械化采煤機械和綜合機械化采煤機械三類。 炮采工作面的機電設備較少，主要靠人力完成各項工序。破煤工序有直接打眼放炮和先掏槽后打眼放炮兩種，裝煤工序主要依靠人工攉煤 ，運煤工序依靠工作面刮板輸送機來完成。 普通機械化采煤機 工作面用采煤機或刨煤機和工作面刮板輸送機實現(xiàn)破煤、裝煤和運煤工序的機械化，用單體支護設備實現(xiàn)人工控制頂板。 綜合機械化采煤工作面將各種相對獨立的機電設備合理的組合在一起，在工藝過程中協(xié)調工作，使采煤工作面的破、裝、運、支全部工序實現(xiàn)機械化。 我國采煤機 30多年的發(fā)展進程 20 世紀 70 年代是我國綜合機械化采煤起步階段 20 世紀 70 年代初期，煤炭科學研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD150 型 雙滾筒采煤機，另一方面改進普采配套的DY100 型、 DY150 型單滾筒采煤機； 70 年代中后期，制造出 MLS3170 型雙滾筒采煤機。 20 世紀 70年代我國采煤機的發(fā)展有以下特點： 1．裝機功率小 例如， MLS3170 型雙滾筒采煤機，裝機功率 170KW； KD150 型雙滾筒采煤機，裝機功率 150KW； DY100 和 DY150 型單滾筒采煤機，裝機功率 100KW和 150KW。 2．有鏈牽引，輸出牽引力小 此時期的采煤機牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。 3．牽引速度低 由于受液壓元部件可靠性的限制，設計的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過 6m /min 。 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 2 頁 4．自開切口差 由于雙滾筒采煤機搖臂短 ,又都是有鏈牽引 ,很難割透兩端頭 ,且容易留下三角煤 ,故需要人工清理 ,單滾筒采煤機更是如此 . 5．工作可靠性較差 我國基礎工業(yè)比較薄弱 ,元部件質量較差 ,反映在采煤機的壽命普遍較低 ,特別是液壓元部件的損壞比較嚴重。 20 世紀 80 年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期 20 世紀 70 年代后期，我國 總共引進 143 套綜采成套設備。世界主要采煤機生產國如英國、德國、法國、波蘭、日本等都進入中國市場，其技術也展示在中國人的面前，為我們深入了解外國技術和掌握這些技術創(chuàng)造了條件，同時通過 20世紀 70 年代自行研制采煤機的實踐，獲得了成功和失敗的經驗與教訓，確立了我國采煤機的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。 解決難采煤層的問題是 20 世紀 80年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機械化成套設備的研制：大傾角綜采成套設備的研制：“三硬”、“三軟” 4． 5m 一次采全高綜采設備的研制：解決短工作面的開采問題，短煤臂采煤機的研制。 據(jù)初步統(tǒng)計， 20世紀 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機品種有 50 余種，是我國采煤機收獲的年代，基本滿足我國各種煤層開采的需要，大量依靠進口的年代已一去不復返了。 20世紀 80年代采煤機的發(fā)展有如下特點： 1．重視采煤機系列的開發(fā)，擴大使用范圍 20 世紀 70 年代開發(fā)的采煤機，一種類型只有一個品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。 20 世紀 80 年代起重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應范圍，而且便 于用戶配件的管理。采煤機系列化是 20世紀 80年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。 2．元部件攻關先行，促使采煤機工作可靠性的提高 總結 20世紀 70 年代采煤機開發(fā)中的經驗教訓，元部件的可靠性直接決定采煤機開發(fā)的成功率，所以功關內容為：主電機的攻關，以解決燒機的現(xiàn)象；齒輪攻關，從選擇材質上，熱處理工藝上著手，學習國內外先進技術成功經驗，以德國齒輪為目標進行攻關，達到預期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關，主油泵和油馬達的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀 80年代中期， 把斜軸泵、斜軸馬達、閥組和調速機構等都列入 重點攻關內容。 3．無鏈牽引的推廣使用，使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 3 頁 在引進大功率采煤機的同時，無鏈牽引技術傳入中國，德國艾柯夫公司的銷軌式無鏈牽引和英國安德森公司的齒軌式無鏈牽引占絕大多數(shù)，而且技術成熟。為此，我國研制采煤機的無鏈牽引都向引進機組的結構上靠攏。仿制和引進技術生產的采煤機更是如此。無鏈牽引使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機都采用無鏈牽引系統(tǒng)。 20 世紀 90 年代至今是我國電牽引采煤機發(fā)展的時代 進入 20世紀 90 年代后，隨著煤炭生產向集約化方向發(fā)展，減員提效，提高工作面單產成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產高效工作面勢在必行，此采煤機開發(fā)研制圍繞高產高效的要求進行，其主要方向是： （ 1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機：最具代表性的機型是 MG2X400－ W型采煤機。 （ 2）高性能電牽引采煤機：電牽引采煤機的研制從 20 世紀 80 年代開始起步， 20 世紀 90 年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術途徑。進入 20 世紀 90 年代后，交流變頻調速技術在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功 MG200/500WD、 MG200/450BWD、 MG250/600WD、MG400/920WD 和 MG450/1020WD 等采煤機，變頻調速箱可以是機載，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英國 Electra1000 直流電牽引全套技術的基礎上，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局，在裝備高產高效工作面時，把目光移到國外，進口國外先進電牽引采煤機。如神府華能集團引進美國的 7LS、 6LS 電牽引采煤機；兗州礦業(yè)集團公司引進德國的 SL500型和日本的 MCLEDR102型交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進數(shù)量較少， 90年代采煤機技術發(fā)展的特點如下： 1．多電機驅動橫向布置的總體結構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動，傳動系統(tǒng)彼此獨立，無動力傳遞，結構簡單，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)與世界先進水平的差距在縮小 在裝機功率方面，我國的液壓牽引采煤機裝機功率達到 800KW，電牽引采煤機裝機功率達到 1020KW，其牽引功率為 2X50KW，可滿足高產高效工作中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 4 頁 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到700KN，最大牽引速度達 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到較高技術水平。 3．液壓緊固技術的開發(fā)研究取得成功 采煤機連接構件經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結合的道路，也是一條不斷學習國外先進技術為我所用的發(fā)展道路，從 20世紀 70 年代主要靠進口采煤機來滿足我國生產需要，到近年幾乎是國產采煤機占我國整個采煤機市場，這也是個了不起的進步 。 國際上電牽引采煤機的技術發(fā)展狀況 80 年代以來 , 世界各主要產煤國家 , 為適應高產高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集約化生產的需要 , 積極采用新技術 , 不斷加速更新滾筒采煤機 的技 術性能和結構 , 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 , 整機結構特點為機身 3 段式 , 兩邊傳動部分為鑄造箱體結構 , 中間電氣部分為焊接框架結構 , 搖臂為分體聯(lián)結 , 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 段焊接結構形式 , 搖臂為分體聯(lián)結、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 , 其結構形式為以前的截割電機布置在機身的傳統(tǒng)結構形式 , 機械傳動和聯(lián)結相當復雜。 總結這些國家電牽引采煤機的技術發(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 為了適應高產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 600kW。直流電牽引功率最大達 2 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 56kW , 交流電牽引功率最大達 2 60kW。 (2) 電牽引采煤機已取代液壓牽引采煤機而成為主導機型 世界各主要采煤機廠商 20 世紀 80 年代都已把重點轉向開發(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 , 更趨完善。英國安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 EL 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 , 由于技術先進 ,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。 (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 15～ 20m/ min , 美國 18m/ min 的牽引速度很普遍 ,美國喬依公司的 1 臺經改進的 4LS 采煤機的牽引速度高達 2815m/ min。由于采煤機需要快速牽引割煤 , 滾筒截深的加大和轉速的降低 , 又導致滾筒進給量和推進力的加大 , 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) 多電機驅動橫向布置的總體結構日益發(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雜通軸 , 機械結構簡單 , 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 年前滾筒采煤機截中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計