【文章內(nèi)容簡介】 長度方向或煤層厚度方向，回采的范圍應(yīng)盡可能大。 下面討論現(xiàn)代采煤機所用工作機構(gòu)的優(yōu)點和缺點： 帶水平轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒 其特點為：截割整個工作面表面，用截齒 截下月牙形切屑，碎落煤炭由下向上從工作空間運出并落到特殊的裝煤裝置上，再在重力作用下沿著裝煤裝置的斜面裝到工作面輸送機上。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 這種工作機構(gòu)在煤層平面和橫向的運動方向都能很好控制 (當(dāng)端部裝有截齒時 )，在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)采高比較容易 (有幾個滾筒時 )，可以隨意改變截深，結(jié)構(gòu)比較簡單，其減速器較簡單而可靠。 但鼓形滾筒也有重大的缺點。首先是由于截割速度較高和切屑斷面積較小 (因為切屑是月牙形的 )，工作機構(gòu)的不完善系數(shù)較大，煤炭的運輸路程較長和鼓形滾筒運煤能力低，故煤炭破碎得厲害。要配備特殊的裝煤裝置也是它的缺點。此外，鼓形 滾筒的 最 小直徑為 1～1． 1米，此值與鼓形滾筒和裝煤犁的裝煤能力有關(guān)。減小鼓形滾筒的直徑，就使煤炭循環(huán)程度和裝煤犁上堆積的煤炭猛增，而導(dǎo)致滾筒堵塞。 螺旋滾筒 螺旋滾筒的落煤條件與鼓形滾筒并無區(qū)別，但是從工作空間運出碎落煤炭和把它裝進工作面輸送機的條件卻大大改善了，因為碎落煤炭是沿著螺旋滾筒軸直接流向輸送機的，這就縮短了運煤路程，降低了循環(huán)程度，并可用較簡單的裝置把煤炭很容易地裝進輸送機。因而可減少煤在裝運過程中的破碎。此外，螺旋滾筒不要求高的截割速度，因而可以增大切屑斷面積，改善采獲煤的塊度。這種工作機構(gòu) 的重大優(yōu)點是既可沿工作面移動，又可橫向移動 (在裝端面截齒時 )，所以可以輕易地切入煤層。 螺旋滾筒的缺點是：小直徑螺旋滾筒的運煤能力有限，運煤能力接近正比于滾筒直徑的平方，但不受螺旋滾筒長度變化的影響；螺旋滾筒不能倒轉(zhuǎn)，這有時使往工作面輸送機裝煤的條件惡化。 帶垂直轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒 與前面討論的一樣，沿整個工作面表面截割煤層，且不完善系數(shù)大。但是，它們通常是可以倒轉(zhuǎn)的，因而可使截割力的方向保持指向工作面自由表面的一側(cè)，以改善把頂部煤碎落下來和裝上工作面輸進機的條件。這種工作機構(gòu)的另一優(yōu)點是可以沿層理截割 (這使 截割力減小一些 )，且可用一個這種鼓形滾筒截割全部采高。 其缺點為：裝出煤層底部煤炭的條件極差，加以月牙形切屑斷面和不完善系數(shù)大，致使煤炭過度粉碎；要適應(yīng)底板和頂板的起伏，操縱很麻煩；均勻調(diào)節(jié)采高范圍小，滾筒必須能正反轉(zhuǎn)，這使工作機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 截冠 和前面幾種不同，它是先在煤層中截出深而窄的截縫，再把截縫間的煤柱擠碎，因而降低了工作機構(gòu)不完善系數(shù)。加以切屑形狀較為合理和向工作面輸送機裝煤的條件好，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 可以改善采獲煤的塊度。 這種工作機構(gòu)的缺點是：截冠在煤層中的運動方向不易控制，特別是高速牽引工作時更困難，故 在起伏不平的煤層中難于使用；為了刷齊工作面和調(diào)節(jié)采高，必須附設(shè)其它型式的工作機構(gòu)，這就使采煤機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜起來，改變截深很麻煩。截冠的嚴(yán)重缺點是，截深要隨著截冠直徑的減小而減小，因而用在薄煤層中難于保持它的長處。 截盤 截盤主要應(yīng)用于深截式采煤機上。在現(xiàn)代淺截式采煤機上，它們有時用作超前截割以削弱煤體和用作刷齊工作面的輔助工作機構(gòu)。這種工作機構(gòu)的效率特別低，比能耗極高，被它破碎的煤 60～ 70﹪是 (0～ 6毫米級的 )粉煤。它們的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)較簡單，且可開出長而窄的截縫，這種截縫是用其它工作機構(gòu)開不出的。 在現(xiàn)代 采煤機上，很少用截盤；帶水平軸的鼓形滾筒也幾乎全部被螺旋滾筒替代了。 通常，采煤機要組合使用上面討論的各種工作機構(gòu)，而以將煤層主要部分的煤炭碎落下來和裝上工作面輸送機的那種工作機構(gòu)來命名。 從能獲得最大截深出發(fā)來確定某種工作機構(gòu)的較佳使用范圍，這個截深對于具體礦山地質(zhì)條件和所用綜采設(shè)備來說是可能的。在其他條件一樣而驅(qū)動功率還有富裕時，加大截深可以提高每截一刀的產(chǎn)量，和減少主要生產(chǎn)工序的勞動消耗量。應(yīng)該注意到，淺截深采煤時，加大截深通常是有效果的。 淺截深采煤首先是指采煤的工藝方法，靠近煤壁的空間的頂板必須無 支柱支護，工作面輸送機要整體移置，采煤、頂板管理和移置輸送機等工序應(yīng)盡可能地平行作業(yè)。只有在這些條件下，淺截深采煤才能達到應(yīng)有的經(jīng)濟效果。減小截深并不是目的，而是淺截式采煤工藝方法的保證手段。應(yīng)該注意，開采薄煤層時減少截深的效果特別不好，因為不利的工作條件限制了采煤機牽引速度的提高 (生產(chǎn)率的提高 )。在這樣的煤層中，采用單體支架的機組設(shè)備的截深不得小于 ，否則會妨礙人員在工作面上的正常通行。 因此， 0． 8～ 1． 0 米厚煤層用的淺截式采煤機，截深不宜小于 0． 8 米； 0． 9～ 1． 8米厚煤層用的淺截式采煤機截深 不宜小于 ； 只有當(dāng)煤層更厚時，采煤機的截深才可減小到 ，但在這種情況下也是 。 考慮到這些要求和各種工作機構(gòu)的特點，可以認(rèn)為，開采厚度小于 0． 8米的煤層時，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 帶垂直轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒采煤機效果最好。在這樣的薄煤層中不宜采用螺旋滾筒采煤機，因為小直徑螺旋滾筒的裝煤能力差，限制采煤機的最大牽引速度只有 2～ 3 米／分 (按ROCTll986— 73應(yīng)達 10米／分 )。 在這種條件下采用截冠采煤機也不大合適，因為需要用兩個以上截冠才能得到較大的截深。而這將造成往工作面輸送機裝煤的困難，其結(jié)果則是加 大工作機構(gòu)不完善系數(shù)和使采獲煤的塊度變差。在這種條件下，截冠采出的煤的塊度很難會比鼓形滾筒采出的煤塊度好。截冠采煤機也比鼓形滾筒采煤機和螺旋滾筒采煤機復(fù)雜而昂貴。 煤層厚度為 0． 8～ 1． 5米時，采煤工序機械化較為容易。在這種條件下，前面討論的各種工作機構(gòu)都可采用，但應(yīng)注意：對于起伏小的硬煤煤層，和對采獲煤的塊度要求較高時，宜采用截冠采煤機，這種采煤機可以保證高的生產(chǎn)率和好的采獲煤塊度。 在節(jié)理明顯、與頂?shù)装褰佑|面清楚以及礦山壓力引起強烈壓張現(xiàn)象的煤層中，最好采用帶垂直鼓形滾筒的采煤機。在此，它們可以保證高的 生產(chǎn)率和較好的采獲煤塊度。在總體布置得當(dāng)時，還可實現(xiàn)無缺口采煤。 在類似的條件下，以及在對煤的塊度沒有特殊要求、起伏大和在工作面范圍內(nèi)厚度變化大的煤層中，在瓦斯涌出量大 (要限制爆破 )的煤層中，采用自切進刀的螺旋滾筒采煤機效果最好，它不要求準(zhǔn)備好缺口就能進行采煤。 這類采煤機較適用于開采中厚煤層和厚煤層。在這種情況下，因截割工作面不完全和工作機構(gòu)不完善系數(shù)降低采獲煤的塊度可能加大。垂直鼓形滾筒采煤機不大適用于這種煤層，因為可能從工作面上掉下大塊煤炭。此外，這種采煤機工作時的穩(wěn)定性較差。在這種條件下采用截冠采煤 機也未必合適。截冠采煤機的極限采高約為 1． 8～ 2． 0米。在這種采高下，它只可用于開采極硬煤和韌性煤，并能保證相當(dāng)高的生產(chǎn)率和好的塊度。 綜合上述各工作機構(gòu)型式優(yōu)缺點，本機采用 螺旋滾筒 式。 下面 討論一下 螺旋滾筒 采煤機工作機構(gòu)的典型布置情況。 1） 單螺旋滾筒采煤機 這種采煤機是不對稱布置的，騎在工作面輸送機的溜槽上工作。螺旋滾筒固定布置在采煤機的一端。用更換不同直徑的螺旋滾筒的方法調(diào)節(jié)采高，而用升、降或向一側(cè)傾斜采煤機機體的方法適應(yīng)底板的起伏進行調(diào)向。這種采煤機是單向工作的，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 但是利用可以翻轉(zhuǎn)的掃煤裝置，也可進行 雙向采煤。這種采煤機的優(yōu)點是，長度短，結(jié)構(gòu)最為簡單。主要的缺點是，不能均勻地調(diào)節(jié)采高和不能開采整個工作面。使用范圍比較小。 2） 單搖臂螺旋滾筒采煤機 通常這種采煤機是雙向采煤的。螺旋滾筒可以停在不同的高度上。正行程采頂部煤，反行程采底部煤。采煤機騎在工作面輸送機溜槽上。采煤機結(jié)構(gòu)簡單。主要缺點是，不能同時開采煤層的整個厚度，且至少要開一個缺口。使用有限。 3） 不對稱布置的雙螺旋滾筒采煤機 這種采煤機騎在工作面輸送機溜槽上。裝在搖臂上的上螺旋滾筒和下螺旋滾筒在采煤機的同一側(cè)，既可調(diào)節(jié)采高，又可采煤的全高。 可以雙向采煤，但下螺旋滾筒超前工作時，裝出上螺旋滾筒碎落的煤有困難。這種采煤機相當(dāng)簡單，獲得了廣泛的應(yīng)用，但基本采用 K～ 52(蘇聯(lián) )， KSVA 一 60(捷克 )， KWB 一 4(波蘭 )等采煤機的老結(jié)構(gòu)。不開缺口不能回采整個工作面。 4） 對稱布置的雙螺旋滾筒采煤機 這種采煤機騎在工作面輸 送 機溜槽上。工作機構(gòu)是裝在采煤機兩端搖臂上的螺旋滾筒，可以雙向采煤，并在每次行程中能采煤層的全高。沒有缺口可以回采整個工作面。但要多次移動采煤機才能開采工作面的兩端，故在自切進刀區(qū)內(nèi)形成相當(dāng)長的無支護頂板。 5） 不對稱布置的雙螺旋滾 筒采煤機 和前一類型采煤機不同的地方是，兩個螺旋滾筒集中布置在采煤機一端，以縮短自開缺口區(qū)內(nèi)無支護頂板的長度。其重要的缺點是要在工作面的一端準(zhǔn)備缺口。未獲廣泛應(yīng)用。 6） 三螺旋滾筒采煤機 這種采煤機對稱布置并騎在工作面輸送機溜槽上。工作機構(gòu)是裝在兩端的固定下螺旋滾筒和裝在采煤機中部搖臂上的上螺旋滾筒。故每次行程均能采煤層的全高。用升、降或傾斜采煤機機體的方法適應(yīng)底板的起伏進行調(diào)向?？梢曰夭扇抗ぷ髅娴牡撞棵?，但在工作面兩端要殘留采不出的頂部煤?？梢宰郧羞M刀，無支護頂板的長度也最短，必要時可開出階梯狀工作 面，以減少礦山壓力引起的煤的壓張。缺點是人員難于到達兩個下螺旋滾筒之間的空間。這類采煤機，如 K58(蘇聯(lián) )，未獲推廣應(yīng)用。 7） 對稱布置的四螺旋滾筒采煤機 它是上述第 3類采煤機的雙份，采煤機兩端各有兩個螺旋滾筒?？梢曰夭烧麄€工作面，自切進刀的工序少，無支護空間也最小。缺點是滾筒之間的空間人員難于到達，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 上面討論了一些典型的情況?，F(xiàn)代采煤機的發(fā)展趨勢是研制工作機構(gòu)較復(fù)雜的采煤機，使之能在各種礦山地質(zhì)條件下使用。 如前所述，可調(diào)高的螺旋滾筒是用得最廣泛的工作機構(gòu)。懸掛螺旋滾筒的方法有兩種：采用位于 機體側(cè)面的窄搖臂和采用作為機體延伸部分的寬搖臂。每種方法各有優(yōu)點和缺點，設(shè)計時應(yīng)加考慮。 第一種方法的優(yōu)點是，可以把工作機構(gòu)安排在機體的任何部位，并且搖臂位于工作面輸送機中煤流運動的范圍之外，因而搖臂可以降得較低。但是機體和搖臂的總寬度卻較大，搖臂懸掛在機體上的條件較差 (因其支承跨度較小 )，搖臂殼體的斷面積和剛度較小。另外，在搖臂內(nèi)進行減速也比較復(fù)雜。 利用寬搖臂可以消除上述這些缺點。但當(dāng)搖臂處于低的位置時，煤順著輸送機通過的條件 (過煤的條件 )比較差。因此，在薄煤層和極薄煤層采煤機上不可能采用寬搖臂，工作機 構(gòu)只能安排在機體的邊上。 由上述可見，中厚煤層采煤機采用大直徑螺旋滾筒，滾筒布置在采煤機兩端，窄搖臂和寬搖臂都可以采用。 本機采用對稱布置的雙螺旋滾筒工作機構(gòu)型式。 牽引機構(gòu)型式 采煤機牽引部是整臺采煤機中的主要部件，是最重要和復(fù)雜的部分。目前我國使用的雙滾筒采煤機，多采用圓環(huán)鏈牽引方式。但是，隨著綜合機械化采煤的發(fā)展，要求采煤機具有大功率、大牽引力和較高的牽引速度，故采用鏈牽引方式已不能適應(yīng)生產(chǎn)需要。而且，鏈牽引本身也存在斷鏈、卡鏈和反鏈敲缸、速度脈動等一些缺點，從安全考慮，鏈牽引方式有一定的危 險性，因此，各國都存研究新型的、較為安全的無鏈牽引方式。無鏈牽引具有以下優(yōu)點： （ 1）采煤機移動平穩(wěn)，振動小，降低了故障率，延長了機器使用壽命。 （ 2）可采用多級牽引，使?fàn)恳μ岣叩?400～ 600kN，實現(xiàn)在大傾角條件下工作。 （ 3）可實現(xiàn)工作面多臺采煤機同時工作，提高了產(chǎn)量。 （ 4）消除了斷鏈?zhǔn)鹿?，增大了安全性? 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 無鏈牽引機構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈，以采煤機牽引部的驅(qū)動齒輪經(jīng)中間齒軌與鋪設(shè)在輸送機槽幫上的齒軌相嚙合，從而使采煤機沿工作面移動。無鏈牽引的結(jié)構(gòu)形式很多，主要有齒輪－銷軌型、滾輪－齒軌型 、鏈輪－鏈軌型、復(fù)合齒輪齒條型 4 種。本機考慮以上因素，并根據(jù)設(shè)計需要，采用齒輪－銷軌型無鏈牽引方式。 牽引部的傳動裝置將采煤機電動機動力傳到主動鏈輪或驅(qū)動輪并實現(xiàn)高速?，F(xiàn)有的牽引部傳動裝置按傳動形式可分為 3 類：機械牽引、液壓牽引和電牽引， 標(biāo)志著 牽引技術(shù)發(fā)展的三個階段。機械牽引是指全部采用機械傳動裝置的牽引， 其特點是工 作可靠，采煤機在早期采用的是這種牽引方式，但由于不能做到無級調(diào) 速，缺乏可靠的過載保護裝置，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此被液壓牽引替代。液壓牽引可以實現(xiàn)無級調(diào)速，變速、換向和停機等操作比較方便，保護系統(tǒng)完善， 并且能隨負(fù)載變化自動地調(diào)節(jié)牽引速度。但液壓元件加工精度高，對油質(zhì)要求嚴(yán)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，處理故障困難。因而從長遠來看，液壓牽引有被電氣牽引取代的趨勢。電氣牽引結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，維修方便，能節(jié)省大量的液壓 油 ，故已成為采煤機牽引技術(shù)的發(fā)展方向。但 必須有監(jiān)護和保護裝置防止電機和可控整流裝置在過流、過熱、超速、失步等狀態(tài)下運行而損壞；另外，還要注意井下防爆的問題。 就本設(shè)計來說，綜合考慮以上三種傳動方式，本采煤機設(shè)計采用液壓牽引傳動方式。 采煤機的總體布置 選定工作機構(gòu)的型式后，即可著手采煤機整體布置的 設(shè)計。這里要確定采煤機的外形和輪廓尺寸，確定工作機構(gòu)、減速器、電動機和其它部件的數(shù)量，它們在采煤機中的布局和聯(lián)系，并在所定決定性尺寸基礎(chǔ)上確定采煤機和工作面輸送機及機械化支架的結(jié)構(gòu)聯(lián)系。采煤機總體布置是最復(fù)雜的設(shè)計過程。這里需要考慮許多不同程度影響總體布置的因素。其中首先是采煤機的用途、一定的技術(shù)經(jīng)濟要求、煤層的厚度和傾角、采煤機生產(chǎn)率 (驅(qū)動功率 )和工作機構(gòu)型式等。在進行總體布置的同時