【正文】 穿至截割鏈及左右截割滾筒。據(jù)神東公司的統(tǒng)計(jì)，使用它比使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)每米成本低 160 元。 1983 年在巷道斷面 15m 平巷掘進(jìn)中使用 12CM11 和12CM14 型連續(xù) 采煤機(jī) ，最高月產(chǎn)量 萬(wàn)噸，年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸， 年進(jìn)尺萬(wàn)米，平均日進(jìn)尺 30m。德國(guó)使用連續(xù) 采煤機(jī) 在海底煤層開(kāi)采已有 40 年的歷史，而且效益最好，曾有 5 個(gè)回采工作面，保持年產(chǎn)量 200 萬(wàn) t。美國(guó)連續(xù) 采煤機(jī) 掘進(jìn)平均班進(jìn)尺 60m，日產(chǎn)煤 2021t，并有許多高產(chǎn)工作面，日進(jìn)達(dá) 百米，月產(chǎn)煤超 10 萬(wàn) t。 經(jīng)過(guò)對(duì) 12CM 型系列連續(xù) 采煤機(jī) 的不斷改進(jìn)、完善和提高，生產(chǎn)出適用于開(kāi)采中硬煤層的 12CM1210B、 12CM1810D 和 B 型機(jī)，以及適用于特別堅(jiān)硬煤層的 12HM31C 型和 B 型機(jī)。它的發(fā)展演變過(guò)程，按落煤機(jī)構(gòu)來(lái)劃分，大體上經(jīng)歷了以下三個(gè)階段： 第一階段， 40 年代，以利諾斯公司 CM28H型和久益公司的 3JCM及 6CM 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 型為代表的截鏈?zhǔn)竭B續(xù) 采煤機(jī) ，主要用于開(kāi)采煤炭、鉀堿、鋁土、硼砂、頁(yè)巖及永凍土等；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、裝煤效果差、生產(chǎn)能力不高。 全套圖紙，加 153893706 因此急待開(kāi)發(fā)研制綜合性能好、適應(yīng)范圍廣的 連續(xù)采煤機(jī) ，來(lái)解決 采煤機(jī)更新?lián)Q代的問(wèn)題，緩解采掘比例失調(diào)的緊張局面 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 前 言 設(shè)計(jì)背景和目的： 當(dāng)前，我國(guó)煤礦由于一井一面采煤方法的普遍采用，其開(kāi)采速度大大加快，因而帶來(lái)采掘機(jī)械化比例失調(diào)的矛盾更加突出。 連 續(xù) 采煤機(jī)的發(fā)展概況 連續(xù) 采煤機(jī) 起源于美國(guó)，從 1949 年美國(guó)利諾斯公司研制成功第一臺(tái)連續(xù) 采煤機(jī) 以來(lái)，已經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。 第二階段， 50 年代，以久益公司 8CM 型為代表的擺動(dòng)式截割頭連續(xù) 采煤機(jī) ，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力較高，裝煤效果好，缺點(diǎn)是振動(dòng)大，維護(hù)費(fèi)用高。 美國(guó)是使用臺(tái)數(shù)最多、使用成效最好的國(guó)家。 英國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)，井工開(kāi)采一直以長(zhǎng)壁為主，掘進(jìn)巷道主要靠懸臂式掘進(jìn)機(jī)，但自 80 年代后期到現(xiàn)在，使用連續(xù) 采煤機(jī) 取得了良好的效果。 在南非井工煤產(chǎn)量的 90%是用連續(xù) 采煤機(jī) 房柱式生產(chǎn)的，但南非的煤質(zhì)特別 的硬，截齒消耗量一般為萬(wàn)噸 125 個(gè)，相當(dāng)于每個(gè)截齒只能生產(chǎn) 80t 煤。目前，這一批設(shè)備由于多數(shù)不配套，掘進(jìn)巷道斷面偏小 ，備件供應(yīng)困難，維護(hù)管理技術(shù)跟不上等原因，基本上在生產(chǎn)中已不使用了。大柳塔礦采用 1 臺(tái)連續(xù) 采煤機(jī) 于 2021 年 6 月掘進(jìn)斷面為 的煤巷，月進(jìn)尺達(dá) ，共產(chǎn)原煤 70760t，工效達(dá) ； 。它的代表機(jī)型如 12CM1810D 型連續(xù) 采煤機(jī) 。雙環(huán)形是由兩排并列、轉(zhuǎn)向相反的刮板鏈組成。 (2)螺旋式。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、外形尺寸小、裝載效果好，目前應(yīng)用很普遍。 通常，應(yīng)選擇耙爪式裝載機(jī)構(gòu)，但考慮裝載寬度問(wèn)題，可選擇雙耙爪機(jī)構(gòu)，也可設(shè)計(jì)成耙爪與星輪可互換的裝載機(jī)構(gòu)。輸送機(jī)構(gòu)可采用聯(lián)合驅(qū)動(dòng) 式， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 即將電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)和減速器布置在刮板輸送機(jī)靠近機(jī)身一側(cè)，在驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)同時(shí)，間接地以輸送機(jī)構(gòu)機(jī)尾為主動(dòng)軸帶動(dòng)刮板輸送機(jī)構(gòu)工作。這種驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)系統(tǒng)布置簡(jiǎn)單，和裝載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 互不影響。 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)的型式選擇 該掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)有兩種布置方式： ① 作為機(jī)器的一部分； ② 為機(jī)器的配套設(shè)備。 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用單機(jī)驅(qū)動(dòng)，可選用電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。使用支撐裝置可起到掩護(hù)頂板、臨時(shí)支護(hù)的作用。這就要求導(dǎo)軌具有較高的強(qiáng)度。具有牽引能力大，機(jī)動(dòng)性能好、工作可靠、調(diào)動(dòng)靈活和對(duì)底板適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。 除塵裝置的型式選擇 連續(xù)采煤機(jī) 的除塵方式有噴霧式和抽出式兩種 ： (1) 噴霧式。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。但噴 嘴容易堵塞和損壞，供 水 管路復(fù)雜，活動(dòng)聯(lián)接處密封較困難。設(shè)計(jì) 采煤機(jī) 時(shí)，應(yīng)根據(jù) 采煤機(jī) 的 技術(shù)條件來(lái)選集塵器。近年來(lái)，除塵設(shè)備有向抽出式 和噴霧式聯(lián)合并用方向發(fā)展的趨勢(shì)。 該技術(shù)為利用 20MPa 以上、流量為 4L/min 左右的壓力水，自孔徑為 ～ 的噴嘴射出，對(duì)截齒的機(jī)械破碎起輔助作用。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 增壓器由液壓油驅(qū)動(dòng)，可提供 70MPa 以上的壓力水，旋轉(zhuǎn)密封裝置裝在截割頭轉(zhuǎn)軸處，保證截割頭處的水壓和水量，噴嘴的直徑根據(jù)水壓和流量選取。優(yōu)點(diǎn)是冷水通過(guò)齒座和齒身對(duì)截齒的冷卻效果好，可延長(zhǎng)截齒壽命；噴嘴靠近煤巖體，破巖效果好；除塵和撲滅火的效果也很好。缺點(diǎn)是在截割軟煤時(shí)不射流；水射流破巖作用滯后于齒尖的切割作用；齒和齒座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，事故多，維修量大。 它們的共同特點(diǎn)歸納如下： 多電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 。 裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)布置已定型化，輸送機(jī)鏈條結(jié)構(gòu)均已標(biāo)準(zhǔn)化 。 機(jī)器的自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、安全裝置較完善 。主要適用于 房柱式 采煤和回收邊角煤 ，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的 開(kāi)采 。 主要技術(shù)參數(shù) 機(jī) 長(zhǎng)： 機(jī) 寬： 機(jī) 高 : 總 功 率 ： 530kW 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖硬度 ： ?60MPa 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 最大可 采 高度： 最 大可掘?qū)挾龋? 可掘巷道斷面 ： 1820m2 適應(yīng)巷道坡度 ： 177。 截割部又稱工作機(jī)構(gòu)，主要由 布置在截割部?jī)蓚?cè)橫置的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)及其安全保護(hù)裝置、一臺(tái) 減速器、 左、中、右截割滾筒、截鏈及截割臂等 組成。借助安裝于截割部和回轉(zhuǎn)臺(tái)之間的兩個(gè)升降油缸，以及安裝于回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)架之間的兩個(gè)回轉(zhuǎn)油缸，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)截割部的升、降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此截割出任意形狀的 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 斷面。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時(shí)，應(yīng)使鏟板前端 緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定性。刮板輸送機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，刮板鏈條的張緊是通過(guò)在輸送機(jī)尾部的張緊油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。左、右履帶行走機(jī)構(gòu)各由液壓馬達(dá)經(jīng)三級(jí)園柱齒輪和二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)減速后，將動(dòng)力傳給主動(dòng)鏈輪，驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)。 本機(jī)工作行走速度為 3m/min，調(diào)動(dòng)行走速度為 6m/min。該機(jī)還設(shè)有液壓錨桿鉆機(jī)泵站，可同時(shí)為二臺(tái)錨桿鉆機(jī)提供壓力油，另外系統(tǒng)還設(shè)置了文 丘里管補(bǔ)油系統(tǒng)為油箱補(bǔ)油，避免了補(bǔ)油時(shí)對(duì)油箱的污染。 截割機(jī)構(gòu)升降、鏟板升降和后支撐各兩個(gè)油缸，它們各自兩活塞腔并接，兩活塞桿腔并接。行走速度為 3m/min；當(dāng)裝載轉(zhuǎn)盤不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，供裝載回路的 50 泵自動(dòng)并入行走回路，此時(shí)的兩個(gè)齒輪泵（ 63 泵和 50 泵）同時(shí)向行走馬達(dá) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 供油，實(shí)現(xiàn)快速行走，其行走速度為 6m/min。快速行走時(shí)，由于并入了裝載回路的 50 泵，其系統(tǒng)工作壓力為 14Mpa。防滑制動(dòng)是用行走減速器上的摩擦制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 3） 裝載回路 裝載回路由三聯(lián)齒輪泵的前泵（ 50 泵），通過(guò)一個(gè)齒輪分流器分別向 2個(gè)液壓馬達(dá)供油 , 用一個(gè)手動(dòng)換向閥控制馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)。注意：該溢流閥的調(diào)定壓力在機(jī)器出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)節(jié)好，在機(jī)器使用過(guò)程中不允許調(diào)節(jié)壓力。系統(tǒng)工作壓力為 10MPa，通過(guò)調(diào)節(jié)換向閥體上的溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖 所示，補(bǔ)油系統(tǒng)并接在錨桿鉆機(jī)回路的回油管路上（若掘進(jìn)機(jī)不為錨桿鉆機(jī)提供油源，則補(bǔ)油系統(tǒng)并接在運(yùn)輸回路或轉(zhuǎn)載機(jī)回路的回油管路上）。當(dāng)更換、清潔濾芯或維修系統(tǒng)時(shí)，只需旋開(kāi)濾油器端蓋(清洗蓋 )，抽出濾芯，此時(shí)自封閥就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，隔絕油箱油路，使油箱內(nèi)油液不會(huì)向外流出。當(dāng)濾芯被污染物堵塞或系統(tǒng)液溫過(guò)低，流量脈動(dòng)等因素造成進(jìn)出油口壓差為 時(shí)，壓差發(fā)訊裝置便彈出，發(fā)出訊號(hào)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換濾芯或提高油液溫度。進(jìn)油閥有壓力油口 P 和回油口 O，在 P 和 O 之間裝有閥組總溢流閥。 (5)油缸 本 次設(shè)計(jì)中 機(jī) 器 有 三 組油缸，共 六 根。油箱上還配有液位液溫計(jì)，當(dāng)液位低于工作油位或油溫超過(guò)規(guī)定值（ 70℃ ）時(shí)，應(yīng)停機(jī)加油或降溫。 、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng) 本系統(tǒng)主要用于滅塵、冷卻掘進(jìn)機(jī)切割 電機(jī)及油箱，提高工作面能見(jiàn)度，改善工作環(huán)境，內(nèi)、外噴霧冷卻除塵系統(tǒng)如圖 所示。 圖 水系統(tǒng)原理圖 1Y 型過(guò)濾器 2球閥 3減壓器 4耐震壓力表 5油箱冷卻器 6球閥 7霧狀噴嘴 8線型噴嘴圖 正確的潤(rùn)滑可以防止磨損、防止生銹和減少發(fā)熱，如經(jīng)常檢查機(jī)器的潤(rùn)滑狀況，就可以在機(jī)器發(fā)生故障之前發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。 潤(rùn)滑油的更換： 在最初開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的三百小時(shí)左右，應(yīng)更換潤(rùn)滑油。 電氣系統(tǒng)由前級(jí)饋電開(kāi)關(guān)、 KXJ250/1140EB 型隔爆兼本質(zhì)安全型 采煤機(jī)用電控箱、 CZD24/8 型 礦用隔爆型 采煤機(jī) 電控 箱用操作 箱、XEFB127(36)/150 隔爆型蜂鳴器、 DGY35/48(36)B(B) 礦用隔爆型機(jī)車照明燈、 BZA15/1272 型礦用隔爆型控制按鈕、 KDD2021 型瓦斯斷電儀以及驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)各工作機(jī)構(gòu)的防爆電動(dòng)機(jī)和連接電纜組成。 電控箱門與箱體 為螺栓緊固，并設(shè)有回轉(zhuǎn)鉸鏈。進(jìn)出線腔內(nèi)設(shè)有接線端子和內(nèi)接地端子。 （ 2） 工作原理 電氣系統(tǒng)在原理上可以分為四個(gè)部分：主回路部分、電源部分、保護(hù)單元和控制部分。在附 錄圖 2 中 主回路原理圖中明確的指明了接觸器線圈和自保接點(diǎn)的線號(hào)及控制繼電器的接點(diǎn)。當(dāng)井下電壓不穩(wěn)定時(shí)，可以隨著電壓的變化來(lái)調(diào)整變壓器的抽頭，來(lái)保證輸出電壓的穩(wěn)定，進(jìn)而保證控制回路的可靠性。繼電器 的線圈電源由保護(hù)器 JB 內(nèi)部模塊（ 27 號(hào)線和 28 號(hào)線）供 24V 直流電源。 TD200 為 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 兩行中文液晶 顯示器，可以顯示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，如果在多項(xiàng)故障同時(shí)出現(xiàn)的情況下，顯示器的右下角出現(xiàn)閃動(dòng)的光標(biāo)提示。保護(hù)單元通過(guò)對(duì)主回路和控制回路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)的采集，經(jīng)過(guò)電子電路的處理，將系統(tǒng)的狀態(tài)反映到控制單元，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)并及時(shí)故障中斷系統(tǒng)運(yùn)行。 電機(jī)選型 截 割機(jī)構(gòu)是 連續(xù)采煤機(jī) 的主要工作機(jī)構(gòu)，它主要由電動(dòng)機(jī)、叉形架、減速器、 滾筒、 截割頭等組成。如設(shè)計(jì)任務(wù)上實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與動(dòng)力機(jī)的匹配，則傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就比較復(fù)雜，需要分析執(zhí)行機(jī)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求：行程、速度、加速度、調(diào)速范圍、實(shí)現(xiàn)急回要求、 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 位置要求、軌跡要求、停歇要求、相互間動(dòng)作配合要求；以及動(dòng)力要求，力、轉(zhuǎn)矩和功率等。 上述條件矛盾時(shí)，應(yīng)按具體的情況全面分析考慮后，解決主要矛盾。但是，齒輪傳動(dòng)中有振動(dòng)、沖擊與噪聲，并會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)載荷；且無(wú)過(guò)載保護(hù)作用。 行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下： （ 1） 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小。此外，在結(jié)構(gòu)上充 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外嚙合尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，而承載能力卻很大。在僅作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其傳動(dòng)比可達(dá)幾千。在傳動(dòng)類型選擇確當(dāng)，結(jié)構(gòu)分布合理的情況下，其效率可達(dá)。因此，行星齒輪傳動(dòng)已廣泛地應(yīng)用到工程機(jī)械 ,礦山機(jī)械，冶金機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械，輕工機(jī)械，石油化工機(jī)械，機(jī)床，機(jī)器人，汽車，坦克，火炮，飛機(jī)，輪船，儀器和儀表等各個(gè)方面。但隨著人們 對(duì)行星傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步深入的了解和掌握，以及多國(guó)外行星傳動(dòng)技術(shù)級(jí)引進(jìn)和消化吸收，從而使其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時(shí)生產(chǎn)工藝水平也載不斷的提高。 傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 所示。 — 錐齒傳動(dòng)效率 。m Ⅲ 軸 ： =9550 N 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 小輪分度圓直徑 1d ，由式（ 8－ 64）得 3 211 )][(12HHEdZZZuukTd ?? ?????? 齒寬系數(shù) d? 查文獻(xiàn) 1 表 8－ 23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取 d? ＝ 輪齒 數(shù) 初取 =25 齒數(shù) ＝ 25 圓整取 ＝ 79 齒數(shù)比 u