【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(jī)所用工作機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)： 帶水平轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒 其特點(diǎn)為：截割整個(gè)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(yùn)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(jī)上。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 這種工作機(jī)構(gòu)在煤層平面和橫向的運(yùn)動(dòng)方向都能很好控制 (當(dāng)端部裝有截齒時(shí) )，在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)采高比較容易 (有幾個(gè)滾筒時(shí) )，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(diǎn)。首先是由于截割速度較高和切屑斷面積較小 (因?yàn)榍行际窃卵佬蔚?)，工作機(jī)構(gòu)的不完善系數(shù)較大，煤炭的運(yùn)輸路程較長和鼓形滾筒運(yùn)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(diǎn)。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(yùn)出碎落煤炭和把它裝進(jìn)工作面輸送機(jī)的條件卻大大改善了，因?yàn)樗槁涿禾渴茄刂菪凉L筒軸直接流向輸送機(jī)的，這就縮短了運(yùn)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(jìn)輸送機(jī)。因而可減少煤在裝運(yùn)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(jī)構(gòu) 的重大優(yōu)點(diǎn)是既可沿工作面移動(dòng)，又可橫向移動(dòng) (在裝端面截齒時(shí) )，所以可以輕易地切入煤層。 螺旋滾筒的缺點(diǎn)是：小直徑螺旋滾筒的運(yùn)煤能力有限，運(yùn)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(shí)使往工作面輸送機(jī)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(gè)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(jìn)機(jī)的條件。這種工作機(jī)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)是可以沿層理截割 (這使 截割力減小一些 )，且可用一個(gè)這種鼓形滾筒截割全部采高。 其缺點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)裝煤的條件好，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 可以改善采獲煤的塊度。 這種工作機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是：截冠在煤層中的運(yùn)動(dòng)方向不易控制，特別是高速牽引工作時(shí)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(jī)構(gòu)，這就使采煤機(jī)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(diǎn)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(jī)上。在現(xiàn)代淺截式采煤機(jī)上，它們有時(shí)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(jī)構(gòu)。這種工作機(jī)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(diǎn)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(jī)構(gòu)開不出的。 在現(xiàn)代 采煤機(jī)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(jī)要組合使用上面討論的各種工作機(jī)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(jī)的那種工作機(jī)構(gòu)來命名。 從能獲得最大截深出發(fā)來確定某種工作機(jī)構(gòu)的較佳使用范圍，這個(gè)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(dòng)功率還有富裕時(shí)，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(dòng)消耗量。應(yīng)該注意到，淺截深采煤時(shí)，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(hù)，工作面輸送機(jī)要整體移置，采煤、頂板管理和移置輸送機(jī)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(dá)到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)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(shí)減少截深的效果特別不好，因?yàn)椴焕墓ぷ鳁l件限制了采煤機(jī)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(jī)組設(shè)備的截深不得小于 ，否則會(huì)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(jī)，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(jī)截深 不宜小于 ； 只有當(dāng)煤層更厚時(shí)，采煤機(jī)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可以認(rèn)為，開采厚度小于 0． 8米的煤層時(shí)，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 帶垂直轉(zhuǎn)軸的鼓形滾筒采煤機(jī)效果最好。在這樣的薄煤層中不宜采用螺旋滾筒采煤機(jī)，因?yàn)樾≈睆铰菪凉L筒的裝煤能力差，限制采煤機(jī)的最大牽引速度只有 2～ 3 米／分 (按ROCTll986— 73應(yīng)達(dá) 10米／分 )。 在這種條件下采用截冠采煤機(jī)也不大合適，因?yàn)樾枰脙蓚€(gè)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(jī)裝煤的困難，其結(jié)果則是加 大工作機(jī)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(huì)比鼓形滾筒采出的煤塊度好。截冠采煤機(jī)也比鼓形滾筒采煤機(jī)和螺旋滾筒采煤機(jī)復(fù)雜而昂貴。 煤層厚度為 0． 8～ 1． 5米時(shí)，采煤工序機(jī)械化較為容易。在這種條件下，前面討論的各種工作機(jī)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(shí)，宜采用截冠采煤機(jī)，這種采煤機(jī)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(qiáng)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(jī)。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(shí)，還可實(shí)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(jìn)刀的螺旋滾筒采煤機(jī)效果最好，它不要求準(zhǔn)備好缺口就能進(jìn)行采煤。 這類采煤機(jī)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(jī)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(jī)不大適用于這種煤層，因?yàn)榭赡軓墓ぷ髅嫔系粝麓髩K煤炭。此外，這種采煤機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性較差。在這種條件下采用截冠采煤 機(jī)也未必合適。截冠采煤機(jī)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(jī)構(gòu)型式優(yōu)缺點(diǎn)，本機(jī)采用 螺旋滾筒 式。 下面 討論一下 螺旋滾筒 采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的典型布置情況。 1） 單螺旋滾筒采煤機(jī) 這種采煤機(jī)是不對稱布置的，騎在工作面輸送機(jī)的溜槽上工作。螺旋滾筒固定布置在采煤機(jī)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(jī)機(jī)體的方法適應(yīng)底板的起伏進(jìn)行調(diào)向。這種采煤機(jī)是單向工作的，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 但是利用可以翻轉(zhuǎn)的掃煤裝置，也可進(jìn)行 雙向采煤。這種采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，長度短，結(jié)構(gòu)最為簡單。主要的缺點(diǎn)是，不能均勻地調(diào)節(jié)采高和不能開采整個(gè)工作面。使用范圍比較小。 2） 單搖臂螺旋滾筒采煤機(jī) 通常這種采煤機(jī)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(jī)騎在工作面輸送機(jī)溜槽上。采煤機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。主要缺點(diǎn)是，不能同時(shí)開采煤層的整個(gè)厚度，且至少要開一個(gè)缺口。使用有限。 3） 不對稱布置的雙螺旋滾筒采煤機(jī) 這種采煤機(jī)騎在工作面輸送機(jī)溜槽上。裝在搖臂上的上螺旋滾筒和下螺旋滾筒在采煤機(jī)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(shí)，裝出上螺旋滾筒碎落的煤有困難。這種采煤機(jī)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(jī)的老結(jié)構(gòu)。不開缺口不能回采整個(gè)工作面。 4） 對稱布置的雙螺旋滾筒采煤機(jī) 這種采煤機(jī)騎在工作面輸 送 機(jī)溜槽上。工作機(jī)構(gòu)是裝在采煤機(jī)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(gè)工作面。但要多次移動(dòng)采煤機(jī)才能開采工作面的兩端，故在自切進(jìn)刀區(qū)內(nèi)形成相當(dāng)長的無支護(hù)頂板。 5） 不對稱布置的雙螺旋滾 筒采煤機(jī) 和前一類型采煤機(jī)不同的地方是，兩個(gè)螺旋滾筒集中布置在采煤機(jī)一端，以縮短自開缺口區(qū)內(nèi)無支護(hù)頂板的長度。其重要的缺點(diǎn)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(jī) 這種采煤機(jī)對稱布置并騎在工作面輸送機(jī)溜槽上。工作機(jī)構(gòu)是裝在兩端的固定下螺旋滾筒和裝在采煤機(jī)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(jī)機(jī)體的方法適應(yīng)底板的起伏進(jìn)行調(diào)向。可以回采全部工作面的底部煤，但在工作面兩端要?dú)埩舨刹怀龅捻敳棵骸？梢宰郧羞M(jìn)刀，無支護(hù)頂板的長度也最短，必要時(shí)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(diǎn)是人員難于到達(dá)兩個(gè)下螺旋滾筒之間的空間。這類采煤機(jī)，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(jī) 它是上述第 3類采煤機(jī)的雙份，采煤機(jī)兩端各有兩個(gè)螺旋滾筒?？梢曰夭烧麄€(gè)工作面，自切進(jìn)刀的工序少，無支護(hù)空間也最小。缺點(diǎn)是滾筒之間的空間人員難于到達(dá)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 上面討論了一些典型的情況。現(xiàn)代采煤機(jī)的發(fā)展趨勢是研制工作機(jī)構(gòu)較復(fù)雜的采煤機(jī)，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(jī)構(gòu)。懸掛螺旋滾筒的方法有兩種：采用位于 機(jī)體側(cè)面的窄搖臂和采用作為機(jī)體延伸部分的寬搖臂。每種方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加考慮。 第一種方法的優(yōu)點(diǎn)是，可以把工作機(jī)構(gòu)安排在機(jī)體的任何部位，并且搖臂位于工作面輸送機(jī)中煤流運(yùn)動(dòng)的范圍之外，因而搖臂可以降得較低。但是機(jī)體和搖臂的總寬度卻較大，搖臂懸掛在機(jī)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(jìn)行減速也比較復(fù)雜。 利用寬搖臂可以消除上述這些缺點(diǎn)。但當(dāng)搖臂處于低的位置時(shí)，煤順著輸送機(jī)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(jī)上不可能采用寬搖臂，工作機(jī) 構(gòu)只能安排在機(jī)體的邊上。 由上述可見，中厚煤層采煤機(jī)采用大直徑螺旋滾筒，滾筒布置在采煤機(jī)兩端，窄搖臂和寬搖臂都可以采用。 本機(jī)采用對稱布置的雙螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)型式。 牽引機(jī)構(gòu)型式 采煤機(jī)牽引部是整臺(tái)采煤機(jī)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(jī)，多采用圓環(huán)鏈牽引方式。但是，隨著綜合機(jī)械化采煤的發(fā)展，要求采煤機(jī)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(dòng)等一些缺點(diǎn)，從安全考慮，鏈牽引方式有一定的危 險(xiǎn)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(diǎn)： （ 1）采煤機(jī)移動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)小，降低了故障率，延長了機(jī)器使用壽命。 （ 2）可采用多級牽引，使?fàn)恳μ岣叩?400～ 600kN，實(shí)現(xiàn)在大傾角條件下工作。 （ 3）可實(shí)現(xiàn)工作面多臺(tái)采煤機(jī)同時(shí)工作，提高了產(chǎn)量。 （ 4）消除了斷鏈?zhǔn)鹿剩龃罅税踩浴? 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 無鏈牽引機(jī)構(gòu)取消了固定在工作面兩端的牽引鏈，以采煤機(jī)牽引部的驅(qū)動(dòng)齒輪經(jīng)中間齒軌與鋪設(shè)在輸送機(jī)槽幫上的齒軌相嚙合，從而使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)。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(jī)考慮以上因素，并根據(jù)設(shè)計(jì)需要，采用齒輪－銷軌型無鏈牽引方式。 牽引部的傳動(dòng)裝置將采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳到主動(dòng)鏈輪或驅(qū)動(dòng)輪并實(shí)現(xiàn)高速?，F(xiàn)有的牽引部傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)形式可分為 3 類：機(jī)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(gè)階段。機(jī)械牽引是指全部采用機(jī)械傳動(dòng)裝置的牽引， 其特點(diǎn)是工 作可靠，采煤機(jī)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(hù)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(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，變速、換向和停機(jī)等操作比較方便，保護(hù)系統(tǒng)完善， 并且能隨負(fù)載變化自動(dòng)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(yuǎn)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(jī)牽引技術(shù)的發(fā)展方向。但 必須有監(jiān)護(hù)和保護(hù)裝置防止電機(jī)和可控整流裝置在過流、過熱、超速、失步等狀態(tài)下運(yùn)行而損壞；另外，還要注意井下防爆的問題。 就本設(shè)計(jì)來說，綜合考慮以上三種傳動(dòng)方式，本采煤機(jī)設(shè)計(jì)采用液壓牽引傳動(dòng)方式。 采煤機(jī)的總體布置 選定工作機(jī)構(gòu)的型式后，即可著手采煤機(jī)整體布置的 設(shè)計(jì)。這里要確定采煤機(jī)的外形和輪廓尺寸，確定工作機(jī)構(gòu)、減速器、電動(dòng)機(jī)和其它部件的數(shù)量，它們在采煤機(jī)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(jī)和工作面輸送機(jī)及機(jī)械化支架的結(jié)構(gòu)聯(lián)系。采煤機(jī)總體布置是最復(fù)雜的設(shè)計(jì)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(jī)的用途、一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求、煤層的厚度和傾角、采煤機(jī)生產(chǎn)率 (驅(qū)動(dòng)功率 )和工作機(jī)構(gòu)型式等。在進(jìn)行總體布置的同時(shí)