【正文】 ； m －間距 it 的數(shù)量。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。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。 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。 查閱資料，確定 kH =40cm。 ? — 刨頭刨刀座頂部刨刀的超高量，一般取 2～ 5cm 。 minbH 刨頭是刨煤機 的刨煤和裝煤機構(gòu)，是刨煤機的一個重要組成部分。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 13 刨頭長度的確定 刨頭的長度應由每節(jié)輸送機中部槽的長度以及牽引系統(tǒng)（刨頭牽引部）的長度來確定。 03600s s sQ A k V? ?? ? ? ? ?????????????? （ 47） 式中： 0A — 輸送機允許裝載斷面積， 2m ； 0 2 (3 1)( 1)s v vvH h k k kA k? ? ? ?? ????????????? ?? （ 48） k? — 輸送機溜槽充滿系數(shù)； sV — 輸送機鏈速， ms； sk — 煤的松散系數(shù)； s? — 煤的松散密度， 3tm。 在實際生產(chǎn)過程中，應根據(jù)具體“刨頭－輸送機”的系統(tǒng)工況，并結(jié)合實際 設計的 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，否則會造成控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)很復雜；刨速也不可過低，否則為了滿足用戶要求的生產(chǎn)能力， 刨深會很大，造成刨頭、刨鏈的尺寸加大，設備費用提高。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。此外還要求機組其它各種保護裝置齊全可靠，特別是刨頭運行 的控制保護裝置和過載保護裝置，而且提高刨速還會導致刨煤機成本增加，后期維護費用增高，刨煤機配套的輸送機結(jié)構(gòu)和相關裝置結(jié)構(gòu)增大。 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。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。噴嘴在截割頭上按螺旋線布置，壓力水對著截齒噴射。 目前，這兩種輸送機構(gòu)均有采用，設計時應酌情確定。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。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。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。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。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。 (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。而且隨著近幾年的開采，厚煤層已經(jīng)沒有，據(jù)有關資料統(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)。 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。 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。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。 －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。 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。第三，應有可靠的斷鏈保護裝置，以保護安全。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。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。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。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。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 。刨煤機對煤層和工作面頂板、底板的要求較高，刨煤機設計講求“個性化”，針對不同的煤層，設計不同功率、不同結(jié)構(gòu)形式的刨煤機，使刨煤機達到最佳的工作狀態(tài)。上行時， bsV （上行刨速） sV ；下行時， bxV（下行刨速） sV ；鏈速 sV 在刨頭上下行刨煤過程中不變。 高速刨煤法工況中刨速與鏈速的確定 采用高速刨煤法，能夠提高刨煤機刨硬煤的能力。 假定輸送機溜槽充滿系數(shù) k? ＝ ，這個值可以根據(jù)實際工況有所變動。 刨頭寬度的確定 刨頭寬度，應該由輸送機滑架寬度以及刨刀排列外形來確定，此外刨頭的寬度還應該考慮到刨頭的穩(wěn)定性。 m in m in m a H H h? ? ? ? ?????????（ 5— 1） =+ ??? = 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 14 考慮到刨刀刀底之間應留有安裝間隙，取 minbH 為 73cm。 maxbH 可按式 (5－ 2)計算。 刨頭的最大設計高度： maxbH =120cm。直線式 直線式排列是指所有刨刀的中心線相互平行，都平行于底板。混合式 混合式排列是指刨頭上的刨刀一部分按直線排列，一部分按階梯式排列。 = 式中 ： ih －最后確定的設計 刨深 ， cm ； 取 ih =6cm。 m a xm a x 1 ..............bzbHn t??????????? ?? （ 5－ 7） = ? =17cm 根據(jù) 計算結(jié)果 和刨刀的刨煤力 ， 選擇 maxn =17. 由于刨刀的個數(shù)與刨刀的截線數(shù)相等，因此計算得到最小截線數(shù)、最大截線數(shù)后，就可以確定刨頭在最小和最大高度時所對應的刨頭中心線一側(cè)的刨刀數(shù)量。 刨刀設計間距的確定 由于中部刨刀幾乎都是直線式或階梯式排列，因此直線式或階梯式刨刀的間距 t就是中部刨刀的間距 zt 。 b. 直線式排列刨刀的刨槽寬度 bt 直線式排列刨刀的刨槽寬度是指相鄰刨刀間距中心線之距離，刨槽寬度的平均值 bt 按式 (5－ 10)計算。此外，還需確定有角度刨刀的平均安裝角度 s? 。 1MZ ZiiFF?????????????????? （ 6— 2） 式中： ZiF — 單把刨刀所受的刨削阻力， kN ； M －刨刀的數(shù)量。 2 3 5 ( 5 ) ..c osZ d i p iF A b h k k k ???????????? (6－ 5) 式中 ： A — 煤層的 抗截強度， /Ncm ， 其具體取值見表 6－ 1。 頂部刨刀 ? =42176。? △ max； 主刃為多角形 在△ △ max 時， 側(cè)刃為直線狀 bp=bn+2tg? （△－△ max）； 在 39。 ? ?52 . 2 7 5 4 0 1 0 0X i o h zF K A K h K t? ? ? ????????? （ 6－ 7） 式中： oK — 刨刀排列方式對 XiF 的影響系數(shù)。 1 1 1 1 1m m m m mZ Z S i Z C i Z T i Z D i i Z X ii i i i iF F F F F K F? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ????? ?? ? （ 6－ 8） 式中 : ZSiF — 刨頭頂部刨刀所受的平均刨削阻力， N ； ZCiF — 超前刨刀所受的平均刨削阻力， N ； ZTiF — 掏槽刨刀所受的平均刨削阻力， N ； ZDiF — 刨頭底部刨刀所受的平均刨削阻力， N ； ZXiF — 直線式和階梯式排列刨刀所受的平均刨削阻力， N ； m — 各種刨刀所對應的數(shù)量； iK — 刨刀同時工作系數(shù)， iK 的取值見表 65。刨頭所受的裝煤阻力 nF 可按式 （ 6－ 11）計算。 ? — 煤的自然安息角。 刨頭摩擦力 mF 的計算， 與 ZP 、 YP 、 XP 、 ?F 、 TF 和刨鏈在鏈道中的摩擦力 LF有關。 取 1145mm。當煤在六面體中被擠碎時，處在上面的煤，才可以被下面的煤擠推到輸送機上。即在煤壁和輸送機之間形成一個喇叭狀的裝煤口，使刨落的煤易于被裝到輸送機上。 按彎曲強度的初算公式計算齒輪的模數(shù) m 為 3lim211FdFa lFpFAm zYKKKTKm?? ?????????? （ 104） 現(xiàn)已知 aZ =18 ， ?limF? 340N/ 2mm 。 再結(jié)合各類型的傳動特點可知， 3Z 型適用于短期間斷的工作方式，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大。 因此，刨刀的排列形狀，應該非常有利于刨煤和裝煤。目前使用比較廣泛的是耐磨的材料堆焊的片式刨刀。 KS? = KYF ?? = KN1 2 4 1 4 ?? 式中： YF — 刨頭所受煤壁的總擠壓力， KN. 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 36 K? — 刨頭與底板間的摩擦系數(shù)，取 K? =. fS? = ???Hf G? KN. 式中： f? — 刨頭和滑架間的摩擦 系數(shù)， f? =. HG — 刨頭重量，參照刨煤機設計，取 HG =2t=。對于濕煤 ? ＝ ，對于干煤 ? ＝ ； mH — 刨頭前面的煤堆高度， m。 圖 6－ 2 刨頭裝載示意圖 the sc hematic diagram of the planing tool loading 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 32 （ 2）煤堆從刨頭裝載表面移動到裝載高度所需的力 GF 00 ...........1GtgFG tg?????? ? ??????????? （ 6－ 13） =?? ??? 60ta 60ta 8 9 = N 式中： G－ 位于刨頭裝載表面前煤堆的重力， N 。 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 30 ??????mi Y S IF N ??mi yciF1 =0N ??mi YTIF1 =0N ??mi Fydi1 =++= ???????mi yxiF N 所以 YF =+0++ 7 3 4 0 4 1 41 1 1 2 3 9 ?? N 刨刀所受的側(cè)向力 XF 刨刀所受的煤壁側(cè)向力 XF ，實際就是煤壁沿頂?shù)装鍖ε俚兜姆醋饔昧Α? hK — 刨深對 XiF 的影響系數(shù)。 ) 40 50 60 70 80 90 粘性煤 1 脆性煤 極脆性煤 表 6－ 5 刨刀前刃面形狀系數(shù) 3k Tab65 the shape fac tor of the planing anterior edge surfac e 前刃面為平面的刨刀 前刃面為橢圓形的刨刀 形前刃面為屋脊形的刀 1 ～ ～ 單個刨刀所受的煤壁擠壓力 YiF ? ?1 Ydi bF F S????????????? ? (6— 7) 式中： Ydi b ZdiF k F? ?????????? ???? (6— 8) 掏槽刀 上端刨刀 下端刨刀 韌性煤取較大的數(shù)值 1 ～ ～ 劉霞：刨煤機總體方案設計及刨頭設計 26 YdiF — 單個銳利刨刀所受的平均擠壓力， N ； bk — 單個銳利刨刀上平均擠壓力與平均刨削力