【正文】 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 1 提供全套，各專業(yè)畢業(yè)設計 引言 我國薄煤層儲量豐富，分布廣泛。在全國重點煤炭基地中有 85%以上都賦存有薄煤層。而且隨著近幾年的開采，厚煤層已經(jīng)沒有，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，薄煤層的回采產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的 10%左右，而且這個比例還有逐步下降的趨勢，中厚煤層和薄煤層的開采比例嚴重失調(diào)。造成這種現(xiàn)象的原因就是機械化的 程度比較低，適于薄煤層開采的機械比較少。尋找一種高產(chǎn)、高效、一直是眾望所歸之事。 刨煤機作為一種落煤、裝煤和運煤聯(lián)合進行的采煤機械，四十多年來改進和發(fā)展的經(jīng)歷充分證明了它是一種開采薄煤層及中厚煤層和薄煤層下 限的 經(jīng)濟、高效的采煤機械。并且刨煤機具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，裝煤效果好，塊煤率高，煤塵少等 優(yōu) 點；尤其是刨煤機的截深淺，使煤層中瓦斯瀉出均勻，不易集聚，在開采瓦斯大，易突出的煤層中有其特殊的作用。 全套圖紙，加 153893706 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 2 刨煤機是一種外牽引的淺截式采煤機 ,可與工作面刮板輸送機一起組成刨煤機組 ,實現(xiàn)薄煤層的機械化開采 .與采煤機相比 , 刨煤機與其他淺煤層機組相比有很多優(yōu)點 : (1) 刨煤機具有結(jié)構(gòu)簡單 ,維修方便 ,易于操作等優(yōu)點 .(2)人員不需跟機操作 ,容易實現(xiàn)工作面自動化管理 .(3) 刨煤機靠切削落煤 ,煤塊率高 ,粉塵量少 ,提高礦井的效益 .(4)截深小 ,工作面煤壁壓力釋放和瓦斯?jié)B出量比較均勻 ,適合高瓦斯礦井開采 ,充分利用地壓 ,采煤能 耗低 .(5)刨頭不帶動力 ,靠兩端電動機牽引 ,所以電纜不需要進工作面 ,為開采創(chuàng)造了方便工作條件 . 刨煤機 的總體方案設計對于整機的性能起著決定性的作用。因此，根據(jù) 刨煤機 的用途、作業(yè)情況及制造條件，合理選擇機型，并正確確定各部結(jié)構(gòu)型式，對于實現(xiàn)整機的各項技術(shù)指標、保證機器的工作性能具有重要意義。 適用條件： (1).煤層厚度：刨煤機特別適用于開采層在 以下的薄煤層，對厚度在 以下的極薄煤煤層的開采更為有利，但亦可用于中厚煤層。 (2).煤質(zhì)硬度：目前使用較多的靜力式刨煤機主要用于煤的抗壓強度小 于 25Mpa 的煤層，不適于開采硬度較大的煤層。 (3).煤層傾角：在煤層傾角 15 度以下的緩傾斜煤層中工作，刨煤機不會產(chǎn)生下滑。但在傾角較大的煤層中使用，刨煤機在上行刨煤時，截煤阻力及輸送機自身容易使機組整體下滑，所以，刨煤機對緩傾斜煤層的適應性較好 (4).頂?shù)装鍡l件：穩(wěn)定頂板有利于刨煤機的使用，但在支持技術(shù)發(fā)展以后，特別是采用液壓支架后，頂板并不是使用刨煤機的限制條件，刨煤機對煤層底板條件也無嚴格要求，只要底板起伏不大，斷層發(fā)育較好，底板硬度大于煤層硬度，即可使用刨煤機。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 3 (5).瓦斯含量：刨煤機的截深小 ，工作面瓦斯的涌出均勻，因而更適合在高瓦斯礦井和有瓦斯突出危險的礦井中使用，在這類礦井中亦可用刨煤機開采中厚煤層。 (6).地質(zhì)構(gòu)造：刨煤機不適宜在含水量大，斷層較發(fā)育，底板起伏大的礦井中使用，若有斷層，其落差不能超過煤層厚度，底板褶曲不能影響輸送機和機組運行。 總之，刨煤機主要用于中硬煤層以下，底板起伏不大，斷層不發(fā)育，傾角較小，含水量少的刨煤機開采，在瓦斯含量的中厚度煤層也是可以考慮的。 機型選擇： 按刨頭與煤體的相互作用，刨煤機分為靜力式和動力式兩類。動力式刨煤機尚處在研究階段，目前所使用的主要 是靜力式刨煤機。按刨煤與輸送機的支承方式不同，靜力刨煤機又有拖鉤式、滑行式和拖鉤－滑行式三種。分別有不同的特點和使用條件。 這種刨煤機的牽引鏈設在輸送機的采空區(qū)側(cè)，用掌板帶動刨頭實現(xiàn)刨煤，掌板直接在底板上滑行。其優(yōu)點有：運行、穩(wěn)定性能好，刨道較窄，有利于頂板管理，牽引鏈和導架的安裝維護方便。 缺點：運行速度低，牽引鏈和刨頭間的距離較大，牽引鏈抗力使刨頭在煤層平面內(nèi)有偏轉(zhuǎn)的趨勢，造成刨煤機和輸送機溜槽及導向機構(gòu)間產(chǎn)生劇烈的摩擦和磨損，再加上掌板和底板間較大的摩擦和摩擦，使得刨煤機 的運行阻力高，消耗功率多。另外，刨煤機運行時，位于輸送機溜槽和底板之間的掌板會迫使輸送機溜槽上下浮動，不僅加劇了摩擦，而且容易引起輸送機下滑。這種機型主要在地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層傾角較小，硬度較小，底板較硬，較平整的礦井中使用。 這種刨煤機的牽引鏈設在輸送機的靠煤壁側(cè)（前方），刨頭在封閉的導軌滑架上運行，運行阻力小，牽引機構(gòu)簡單，刨頭可高速運行，上下浮動量小。由于取消了掌板，牽引阻力和摩擦力小，消耗功率小，對底板的適應性能好。但由于牽引鏈和導架設在煤壁側(cè)，安裝和維護不方便，運行穩(wěn)定 性也較差。這種機型主要用于硬度和底板起伏較大的煤層。 －拖鉤式刨煤機 這是一種帶掌板的滑行式刨煤機，用了拖鉤刨和滑行刨的優(yōu)點，不僅運行阻力小，而且穩(wěn)定好，但結(jié)構(gòu)也較復雜，造價較高，這種機型利于開采薄煤層，對于煤層地質(zhì)條件適劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 4 應性好，但選用時也應考慮到經(jīng)濟性。 根據(jù)設計工況要求選擇前牽引的滑行式刨煤機。 主要結(jié)構(gòu)部件選擇： 刨煤機分為刨煤部分、輸送部分、液壓推進系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和輔助裝置六個基本部分。 刨煤部分主要包括兩套刨頭傳動裝置、刨頭、刨鏈、導鏈架、緩沖裝置等。拖鉤刨煤機 和滑行拖溝刨煤機的刨頭底部有拖板。刨頭上安裝長、短刨刀和底刨刀，刀位可由調(diào)節(jié)限位偏心軸分別獲得，以得到不同截深和飄刀。 A、緩沖器安裝在刨煤機兩端機頭機尾處，與終端限位裝 置配合使用，以吸收刨頭沖擊能量。輸送部分的工作原理及結(jié)構(gòu)與可彎曲刮板輸送機類似。 B、液壓推進系統(tǒng)主要包括乳化液泵、乳化液箱和推進液壓缸等。拖鉤刨煤機一般采用定量推進式，滑行和滑行拖鉤刨煤機均采用定壓拖進方式。噴霧系統(tǒng)中的噴霧頭安裝在擋煤板上，由噴霧泵供水，自動噴霧采用電磁閥控制。 C、刨頭是刨煤機的主要工作結(jié)構(gòu)，選用時要考慮以下要求：第一 ，刨頭的高度可調(diào)，而且高度的調(diào)整方便，以適應煤層厚度的變化。第二，刨頭在刨煤中各種刨刀可以讓刀，以減少非工作側(cè)的磨損，刨刀要便于拆裝，材質(zhì)要耐磨。第三，刨刀的排列應能實施梯形或者楔形截割，負荷較大的底刀應設置在刨頭的中部，刨頭的前后部應有超前刀。第四，刨頭底部的裝煤性能更好，刨頭要求工作面兩端的缺口尺寸盡量小。 D、刨頭牽引鏈傳動部件是向刨頭傳遞動力的機構(gòu)，選用時候應考慮第一，減數(shù)器尺寸應盡量小，以利于縮小缺口尺寸，第四，刨鏈輪傳動要平穩(wěn)，材料耐磨。第三，應有可靠的斷鏈保護裝置，以保護安全。第四，刨鏈要有足 夠的耐磨性和強度，并要有調(diào)鏈裝置。 E、導護鏈裝置用以引導和保護刨鏈，選用的要求：第一，最好選用后牽引方式，以保護刨鏈平穩(wěn)運行。第二、結(jié)構(gòu)要簡單，工作應可靠。第三、導護鏈裝置以滾動摩擦為好，以減少磨損。第四，導護鏈裝置間的連接應有利于加強輸送機中部槽的連接。 輸送機構(gòu)的型式選擇 刨煤機 多采用刮板鏈式輸送機構(gòu)。輸送機構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達和減速器布置在刮板輸送機 機身和機尾 ，在驅(qū)動裝載機構(gòu)同時，間接地以輸送機構(gòu)機尾為主動軸帶動刮板輸送機構(gòu)工作。這樣傳動系統(tǒng)中元件少、機構(gòu)比較簡單，但裝載 與輸送機構(gòu)二者運動相牽連，相互影響大。由于該位置空間較小布置較困難。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 5 輸送機構(gòu)采用獨立的驅(qū)動方式，即將電動機或液壓馬達布置在遠離機器的一端，通過減速裝置驅(qū)動輸送機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的傳動系統(tǒng)布置簡單，和裝載機構(gòu)的運動互不影響。但由于傳動裝置和動力元件較多，故障點有所增加。 目前，這兩種輸送機構(gòu)均有采用，設計時應酌情確定。一般常采用與裝載機構(gòu)相同的驅(qū)動方式。 除塵裝置的型式選擇 噴霧泵站給 刨煤機提供一定壓力的噴霧水，以減少或者降低煤塵、巖塵的飛揚，防止煤塵爆炸。噴霧泵與乳化液泵基本相同，大多采用臥 式三柱塞泵，工作壓力為 Pa。 這種除塵方式有以下兩種： ① 外噴霧降塵。是在工作機構(gòu)的懸臂上裝設噴嘴，向截割頭噴射壓力水，將截割頭包圍。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。由于噴嘴距粉塵源較遠，粉塵容易擴散，除塵效果較差； ② 內(nèi)噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。由于噴嘴距截齒近，除塵效果好，耗水量少，沖淡瓦斯、冷卻截齒和撲滅火花的效果也較好。但噴嘴容易堵塞和損壞，供水管路復雜，活動聯(lián)接處密封較困難。為提高除塵效果，一般采用內(nèi)外噴霧相結(jié)合的辦法，并且和截割電機、液壓系統(tǒng)的冷卻要求結(jié)合起來考慮，將冷卻水由噴嘴噴出降塵。 ： 設計長度： 180m 生產(chǎn)能力： 80～ 290 t/h 煤層厚度： ～ 煤層硬度： f≤ 煤層傾角：＜ 25176。 截 深： 35～ 60mm 刨 速： ～ 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 6 2刨煤機系統(tǒng)原始資料和工況參數(shù) 原始資料和工況參數(shù)是刨煤機設計必不可少的內(nèi)容，是影響刨煤機設計的主要因素。刨煤機設計合理與否與原始資 料和工況參數(shù)的確定有直接關(guān)系。 系統(tǒng)原始資料 刨煤機系統(tǒng)不論采取何種工作方式，都必須提前確定原始資料。刨煤機系統(tǒng)的原始資料主要有：用戶要求的生產(chǎn)能力，刨煤機系統(tǒng)工作方式，煤層抗截強度，工作面煤層厚度變化范圍，煤的脆塑性，煤的實體密度，煤的松散系數(shù)等，具體內(nèi)容如表 2－ 1 所示。 表 2— 1 刨煤機系統(tǒng)原始資料 Tab21 the original data of plow system 名稱 符號 單位 用戶要求的生產(chǎn)能力 Q 240 /th 工作面煤層的厚度 最大厚度 maxH 最小厚度 minH 刨煤機系統(tǒng)工作方式 單刨穿梭式刨煤 煤層抗截強度 A 225Ncm 煤的脆塑性 脆性煤 韌性煤 特脆煤 韌性煤 輸送機允許裝載斷面積 0A 2m 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 7 煤的實體密度 ? 3tm 煤的松散系數(shù) sk 對于具體煤層的物理機械性質(zhì)、煤層可刨性、煤層夾矸的情況以及工作面煤層的厚度變化范圍， 都應到井下實地測定。需要指出的是：在井下工作面實地測定煤層的各種物理機械性能有一定的困難，可取煤巖試樣在實驗室測定。這種設計方法才是真正采用了“從刨刀到電動機”和“量體裁衣”的原則。 刨煤機工況參數(shù) 刨煤機工況參數(shù)，即刨煤機工作參數(shù)，是根據(jù)原始資料并結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗確定的。整個刨煤機系統(tǒng)的設計基本都是根據(jù)這些參數(shù)進行的。因此，這些基本參數(shù)的確定對刨煤機設計有決定性影響。需確定的基本參數(shù)見表 2－ 2。 表 22 基本參數(shù) Tab22 basic parameters 名稱 符號 單位 輸送機理論輸送能力 sQ th 刨煤機理論生產(chǎn)能力 tQ th 刨煤機速度 （以下簡稱刨速） 最大刨速 maxbV ms 最小刨速 minbV ms 刮板輸送機鏈速 （以下簡稱鏈速） 最大鏈速 maxsV ms 最小鏈速 minsV ms 刨削深度 （以下簡稱刨深） 最大刨深 maxh cm 最小刨深 minh cm （ 1）輸送機理論輸送能力 sQ 輸送機的理論輸送能力 sQ 是根據(jù)刨煤機的理論生產(chǎn)能力 bQ ，并結(jié)合井下工作面煤層的垮落情況、實際生產(chǎn)經(jīng)驗以及井下生產(chǎn)制度等確定的。輸送機單位劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 8 小時理論輸送能力 sQ 按式（ 2－ 1） 03600s s sQ A k V? ?? ? ? ? ??????????? （ 2－ 1） 式中： 0A — 輸送機允許裝載斷面積， 2m ； k? — 輸送機溜槽充滿系數(shù)； sV — 輸送機鏈速， ms； s? — 煤的松散密度， 3tm。 式（ 2－ 1）表明，輸送機理論輸送能力 sQ 主要受 0A 和 sV 的限制。根據(jù)實際工況和用戶要求的生產(chǎn)能力 Q，可以選擇鏈速 sV 和 0A 。 （ 2） 刨煤機理論生產(chǎn)能力 tQ 刨煤機的理論生產(chǎn)能力 tQ 是根據(jù)用戶要求的生產(chǎn)能力 Q 、輸送機理論輸送能力 sQ 以及井下工作面的具體布置情況和實際生產(chǎn)經(jīng)驗、生產(chǎn)制度等確定的。刨煤機理論生產(chǎn)能力 tQ 按式 (2－ 2)計算。 3600tbQ H h V ?? ? ? ? ???????????? (2－ 2) 式中： H — 工作面采高， m ； h — 刨深， m ； bV — 刨速， /ms； ? — 煤的實體密度， 3/tm。 由式（ 2－ 2）可知，在其它條件相同的情況下，刨速 bV 越大，刨煤機理論生產(chǎn)能力 tQ 越大，但刨速提高后，為保證刨頭穩(wěn)定運行，必須提高刨頭、刨鏈、導護鏈裝置、傳動裝置以及輸送機中部槽等部件的強度。此外還要求機組其它各種保護裝置齊全可靠，