【正文】 層的開采比例嚴(yán)重失調(diào)。并且刨煤機(jī)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(diǎn)；尤其是刨煤機(jī)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。 (2).煤質(zhì)硬度：目前使用較多的靜力式刨煤機(jī)主要用于煤的抗壓強(qiáng)度小 于 25Mpa 的煤層，不適于開采硬度較大的煤層。 (6).地質(zhì)構(gòu)造：刨煤機(jī)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(jī)和機(jī)組運(yùn)行。按刨煤與輸送機(jī)的支承方式不同，靜力刨煤機(jī)又有拖鉤式、滑行式和拖鉤－滑行式三種。 缺點(diǎn)：運(yùn)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(jī)和輸送機(jī)溜槽及導(dǎo)向機(jī)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(jī) 的運(yùn)行阻力高，消耗功率多。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(yīng)性能好。 根據(jù)設(shè)計(jì)工況要求選擇前牽引的滑行式刨煤機(jī)。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。拖鉤刨煤機(jī)一般采用定量推進(jìn)式，滑行和滑行拖鉤刨煤機(jī)均采用定壓拖進(jìn)方式。第三，刨刀的排列應(yīng)能實(shí)施梯形或者楔形截割，負(fù)荷較大的底刀應(yīng)設(shè)置在刨頭的中部，刨頭的前后部應(yīng)有超前刀。第四，刨鏈要有足 夠的耐磨性和強(qiáng)度，并要有調(diào)鏈裝置。第四，導(dǎo)護(hù)鏈裝置間的連接應(yīng)有利于加強(qiáng)輸送機(jī)中部槽的連接。由于該位置空間較小布置較困難。 目前，這兩種輸送機(jī)構(gòu)均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)酌情確定。 這種除塵方式有以下兩種： ① 外噴霧降塵。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。 ： 設(shè)計(jì)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。刨煤機(jī)系統(tǒng)的原始資料主要有：用戶要求的生產(chǎn)能力，刨煤機(jī)系統(tǒng)工作方式，煤層抗截強(qiáng)度，工作面煤層厚度變化范圍，煤的脆塑性，煤的實(shí)體密度，煤的松散系數(shù)等，具體內(nèi)容如表 2－ 1 所示。 刨煤機(jī)工況參數(shù) 刨煤機(jī)工況參數(shù)，即刨煤機(jī)工作參數(shù)，是根據(jù)原始資料并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定的。 表 22 基本參數(shù) Tab22 basic parameters 名稱 符號 單位 輸送機(jī)理論輸送能力 sQ th 刨煤機(jī)理論生產(chǎn)能力 tQ th 刨煤機(jī)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(jī)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(jī)理論輸送能力 sQ 輸送機(jī)的理論輸送能力 sQ 是根據(jù)刨煤機(jī)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(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及井下生產(chǎn)制度等確定的。 （ 2） 刨煤機(jī)理論生產(chǎn)能力 tQ 刨煤機(jī)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(jī)理論輸送能力 sQ 以及井下工作面的具體布置情況和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)制度等確定的。此外還要求機(jī)組其它各種保護(hù)裝置齊全可靠，特別是刨頭運(yùn)行 的控制保護(hù)裝置和過載保護(hù)裝置，而且提高刨速還會(huì)導(dǎo)致刨煤機(jī)成本增加，后期維護(hù)費(fèi)用增高，刨煤機(jī)配套的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)和相關(guān)裝置結(jié)構(gòu)增大。 (3) 刨深 h的確 定 根據(jù)原始資料、鏈速、刨速以及輸送機(jī)裝載斷面積均勻化程度來確定刨深 h ，此外刨深的確定還必須滿足用戶所要求的生產(chǎn)能力。并且鏈速 sV 、刨深 h 和刨速 bV 在刨頭上下行刨煤過程中不變。 （ 4）組合刨煤法 2 這種刨煤方式與組合刨煤式 1 類似 , 上行時(shí)， bsV sV ；下行時(shí)， bxV sV 。 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)具體“刨頭－輸送機(jī)”的系統(tǒng)工況，并結(jié)合實(shí)際 設(shè)計(jì)的 生產(chǎn)能力，選擇二者之間具體的比值，選擇原則如下： (1).刨速不宜過高，否則會(huì)造成控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)很復(fù)雜；刨速也不可過低，否則為了滿足用戶要求的生產(chǎn)能力， 刨深會(huì)很大，造成刨頭、刨鏈的尺寸加大，設(shè)備費(fèi)用提高。計(jì)算表明當(dāng)刨速等于或高于鏈速的三倍時(shí)，刨煤機(jī)與輸送機(jī)的能力能夠得到較大限度的利用。 03600s s sQ A k V? ?? ? ? ? ?????????????? （ 47） 式中： 0A — 輸送機(jī)允許裝載斷面積， 2m ； 0 2 (3 1)( 1)s v vvH h k k kA k? ? ? ?? ????????????? ?? （ 48） k? — 輸送機(jī)溜槽充滿系數(shù)； sV — 輸送機(jī)鏈速， ms； sk — 煤的松散系數(shù)； s? — 煤的松散密度， 3tm。 選擇鏈速 /sV m s? ， 輸送機(jī)允許裝載斷面積 0A ＝ 2m 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 刨頭長度的確定 刨頭的長度應(yīng)由每節(jié)輸送機(jī)中部槽的長度以及牽引系統(tǒng)（刨頭牽引部）的長度來確定。 參照以往的刨煤機(jī)設(shè)計(jì)，選擇刨頭寬度為700cm。 minbH 刨頭是刨煤機(jī) 的刨煤和裝煤機(jī)構(gòu)，是刨煤機(jī)的一個(gè)重要組成部分。 式中： minbH — 刨頭的最低高度， cm ； ZH — 刨頭裝煤高度（從煤層底板到滑架最上沿之間的距離）， cm 。 ? — 刨頭刨刀座頂部刨刀的超高量，一般取 2～ 5cm 。 maxbH ＝ maxH － kH ????????????? （ 5－ 2) =15040 =110cm 考 慮 到 刨 刀 刀 座 之 間 應(yīng) 留 有 安 裝 間 隙 以 及 頂 刨 刀 的 超 前 量 ， 應(yīng) 該 取maxbH =120cm。 查閱資料，確定 kH =40cm。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 刨頭的最小設(shè)計(jì)高度： minbH =73cm。 圖 5－ 1 刨刀的 排列方式 The Arrangement of planning tools 刨刀的排列方式對刨刀、刨頭受力有很大影響。刨刀之間距離基本相等，相鄰刨刀都在同一平面內(nèi)。這種排列方式，刨 頭不易飄刀，刨頭的重心較低，穩(wěn)定性較好。 刨刀階梯式排列的角度 δ 建議取 55～ 65176。間距太大，刨刀不能將煤一次刨落；間距太小，將增加刨削的比能耗。 pb －刨刀刨削部 分的計(jì)算寬度 ， cm ； 頂部刨刀刨削部分的計(jì)算寬度 pb =，其余刨刀的 pb =。 . b. 直線式和階梯式排列刨刀的平均間距 zbt 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 1 ............miizbttm??? .......................（ 5－ 5） =16120 = 式中 ： zbt － 平均間距 ， cm ； m －間距 it 的數(shù)量。把計(jì)算得到的最小和最大截線數(shù)向最近似的較大數(shù)值圓整，用圓整的截線數(shù)，按式（ 5－ 8） （ 59） 計(jì)算中部刨刀的設(shè)計(jì)間距 zt 。 得到中部刨刀的設(shè)計(jì)間距 t 后 ，再對頂部刨刀 平均間距 st 和底部刨刀平均間距 dt 進(jìn)行 確定。 綜合各個(gè)方面的因素，最后確定的刨刀設(shè)計(jì)間距為： 中部刨刀的設(shè)計(jì)間距： zt ； zt =7cm 頂部刨刀的平均間距： st ； st = 底部刨刀的平均間距： dt 。頂部、底部刨刀的刨槽寬度是指相鄰兩刨刀軸線之間的距離與刨刀寬度一半之和，分別表示為：bst 、 bdt 。 mttmi bcib ??? 1 ???????????????( 5－ 10) = 11 ?????? = 式中： bcit －直線式排列刨刀刨槽寬度 。為了分析和計(jì)算方便，采用平均刨刀間距 st 。 劉霞：刨煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及刨頭設(shè)計(jì) 20 b. 中間加高塊中高加高塊和矮加高塊的數(shù)量，以及中間加高塊上刨刀的平均刀間距和高、矮加高塊中心線一側(cè)刨刀的數(shù)量 zln 、 zsn 。刨頭運(yùn)行方向的總阻力 BF按式（ 6— 1）計(jì)算。 ZiF 刨削阻力 ZiF 是刨刀在刨削煤壁過程中所受的主要阻力， 它對刨刀和刨頭的工作性能有很大影響，是刨煤機(jī)設(shè)計(jì)過程中一個(gè)重要的影響因素。 YdiF 按 上面 式計(jì)算。 A =100 ? ?cmN / ?? pb — 刨刀刨削部分的計(jì)算寬度， cm ，其具體取值見表 6－ 2； bt — 刨槽寬度， cm ； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 ih －刨深， cm ； 取最大值 6cm。 3k — 刨刀前刃面形狀系數(shù)，其具體取值見表 6－ 5； 3k =1. 4k — 刨 刀排 列方 式 系數(shù) ； 直 線 式排 列刨 刀 4k =1， 對于 階梯 式排 列 刨刀4k =. 5k — 地壓系數(shù)； 這里取韌性煤 5k =. 6k — 煤的脆塑性系數(shù)； 對于韌性煤 6k =. ? — 煤層截槽側(cè)面崩落角， 已求 40176。 25176。 30176。? 0 和△ △ max 時(shí) , bp=bn； bp=bn+2tg 39。對于韌性煤 bk ＝； bS — 刨刀磨損面在截割平面上的平均投影面積， 2m 。對于直線式排列刨刀 oK ＝ 0；對于階梯式排列刨刀 oK ＝ 1；對于頂部刨刀，當(dāng)其安裝角β＝ 25～ 45176。當(dāng) h ? 時(shí)， hK ＝ ；當(dāng) ?? m 時(shí)，hK ＝ ；當(dāng) h ? 時(shí)， hK ＝ 。 ??mi zsiF1 =++= 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 ??mi Fzci1 =0N ??mi ZTIF1 =0N ??????mi Z DiF N ??mi Fzxi1 = ???? N 所以 3 7 9 9 4 3 4 2 1 7003 9 9 5 6 ??????ZF = 表 6－ 6 刨刀同時(shí)工作系數(shù) iK Tab66 the simultaneous w ord c oeffic ient of the pla ning tool 極脆性煤 脆性煤 粘性煤 刨刀所受的擠壓力 YF 刨刀所受煤壁擠壓力 YF ，實(shí)質(zhì)是煤壁對刨刀的反推力，也就是煤壁對刨刀的橫向反力，應(yīng)該是刨頭中心線一側(cè)所有刨刀擠壓力的合力。 XF按式 （ 6－ 10） 計(jì)算。 nF ＝ RF + GF + KF ???????????? （ 6－ 11） （ 1）刨頭裝載表面 插入煤堆中所需要的力 RF 5400 .....RzFb? ????????????? （ 6－ 12） =5400 ? = 式中： zb － 刨頭裝載表面的寬度。 0? －煤與刨頭裝載表面的摩擦系數(shù)，通 常 0? ＝ ～ 。 這里取 ?35 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 6－ 3 刨頭裝 煤阻力 計(jì)算圖 the nomogram of the plow head charging coal resistance （ 3）需克服煤堆中的內(nèi)摩擦阻力 KF ? ?6 0 s in c o s2 1 0 . .s in 2 2 s inmZzK HHbFg ? ? ?? ? ??? ??????????????? （ 6－ 15） = ?????? ? ????????? ?? 60s i n2 48c o s108s i i n 6 = N 式中： ?— 平面 II? 與煤層之間的夾角， ? 與 ? 的關(guān)系見表 6－ 7； 這里取 ?48 0? — 煤堆的抗截強(qiáng)度， MPa 。 .........m z zH H b tg ??? ????????? （ 6－ 16） =+ ?? 35tan = 所以 ?NF ++= N 劉霞：刨煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì)及刨頭設(shè)計(jì) 34 圖 6－ 4 ? 與 1? 的關(guān)系圖 表 6－ 7 ? 與 1? 的關(guān)系 Tab67 the relation betw een ? and 1? ? (176。刨頭摩擦力 mF 按式計(jì)算。 式中： TF — 刨鏈拉力， KN. b— 刨鏈拉力 TF 作用線到 x 軸的距離， mm。 所以刨頭摩擦阻力： mF = KS? + fS? + SS? =12+ TF KN LMnZT FFFFF ???? 式中 ： LF = KW? ?