【文章內(nèi)容簡介】 能，新研制的大功率電牽引采煤機幾乎都提高供電電壓，主要有 2300V， 3300V， 4160V和 5000V。美國現(xiàn)有長壁工作面中， 45％以上的電牽引采煤機供電電壓為≥ 2300V。 (7)有完善的監(jiān)控系統(tǒng) 包括采用微處理機控制的工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障顯示的自動控制系統(tǒng)；就地控制、無線電隨機控制，并已 能控制液壓支架、輸送機動作和滾筒自動調(diào)高。 (8)高可靠性 據(jù)了解美國使用的 ELECTRA1000型采煤機的時間利用率可達(dá) 95％～ 98％，采煤量 350萬 t以上，最高達(dá) 1000萬 t。 2 國內(nèi)電牽引采煤機的發(fā)展?fàn)顩r 我國從 20世紀(jì) 80年代末期，煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國第 1臺 MG344一 PWD薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機，在大同局雁崖礦使用取得成功。借助 MG344一 PWD電牽引采煤機的電牽引技術(shù)，對液壓牽引采煤機進行技術(shù)更新。第 l臺 MG300／ 680一 WD型電牽引采煤機是在雞西煤礦機械廠生產(chǎn) MG300系列液壓牽引采煤 機的基礎(chǔ)上改造成功，并于 1996年 7月在大同晉華宮礦開始使用。與此同時，在太原礦山機器廠生產(chǎn)的 AM一 500液壓牽引采煤機上應(yīng)用交流電牽引調(diào)速裝置改造成 MG375／ 830一 WD型電牽引采煤機。截止目前，我國已形成 5個電牽引采煤機生產(chǎn)基地，雞西煤礦機械廠、太原礦山機器，一、煤炭科學(xué)研究總院上海分院、遼源煤礦機械廠生產(chǎn)交流電牽引采煤機，西安煤礦機械廠則生產(chǎn)直流電牽引采煤機。主要技術(shù)參數(shù)見表 3。 我國近期開發(fā)的電牽引采煤機有以下特點： (1)多電機驅(qū)動橫向布置電牽引采煤機。截 割電機橫向布置在搖臂上，取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 (2)總裝機功率、牽引功率大幅度提高，供電電壓 (對單個電機 400kW及以上 )由 1140V升至 3300V，保證了供電質(zhì)量和電機性能。 (3)電牽引采煤機以交流變頻調(diào)速牽引裝置占主導(dǎo)地位，部分廠商同時也研制生產(chǎn)直流電牽引采煤機。 (4)主機身多分為 3段，取消了底托架，各零部件設(shè)計、制造強度大大提高，部件問用高強度液壓螺母聯(lián)接，拆裝方便，提高了整機的可靠性。 (5)電控技術(shù)研究和采煤機電氣控制裝置可靠性不斷提高。在通用性、互換性和集成型方面邁進了一大步，功能逐步齊全，無線電隨機控制研制成功，數(shù)字化、微機的電控裝置已進入試用階段。 (6)在橫向布置的截割電機上，設(shè)計使用了具有彈性緩沖性能的扭矩軸，改善了傳動件的可靠性，對提高采煤機的整體可靠 性和時間利用率起到積極作用。 (7)耐磨滾筒及鎬形截齒的研究，推進了我國的滾筒及截齒制造技術(shù)，開發(fā)研制的耐磨滾筒，可適用于截割廠 =3～ 4的硬煤。具有使用中軸向力波動小，工作平穩(wěn)性好，塊煤率高，能耗低等優(yōu)點。 第五節(jié) 采煤機類型及組成 采煤機 有不同的分類方法，一般我們按照工作機構(gòu)的形式進行分類，可分為：滾筒式﹑鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C；現(xiàn)在我們所說的采煤機只要是值滾筒式采煤機，這種采煤機使用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在使用很廣泛。 滾筒式采煤機的組成如圖 11所示。采煤機于刮板輸送機配套如圖 12圖所示。 （ 1） 采煤機 主要組成：左﹑右截割滾筒，左﹑右行走減速箱，左﹑右行走箱，電氣控制箱，變頻調(diào)速箱，中間框架，托纜裝置及噴霧冷卻系統(tǒng)等組成。 （ 2） 截割部：截割電動機橫向布置在搖臂上單獨驅(qū)動，經(jīng)搖臂減速箱三級直齒﹑以及行星傳動減速后，通過方形出軸與截割滾筒連接，驅(qū)動截割滾筒旋轉(zhuǎn)，事先割煤﹑落煤﹑裝煤。 （ 3） 牽引部：兩臺行走電機橫向布置在左右行走箱內(nèi)實現(xiàn)雙牽引，經(jīng)行星減速器的減速后，帶動左右行走箱體中的小齒輪輪回轉(zhuǎn)，經(jīng)一級直齒減速后，驅(qū)動行走輪和銷軌齒合，使采煤機沿工作面刮板輸送機正或是反方向移動，牽引多采用交流變頻調(diào)速﹑齒輪 銷軌式牽 引系統(tǒng)。 （ 4） 電控箱（礦用隔爆兼本安型）：該電控箱為獨立隔爆箱體，可以從采空側(cè)抽出。電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器（ PLC） 控制，具有瓦斯報警裝置。各項保護和顯示功能齊全，并配備中文液晶顯示屏，實現(xiàn)顯示采煤機的工況參數(shù)。 （ 5） 變頻調(diào)速箱（礦用隔爆型交流變頻）：該變頻調(diào)速箱為獨立隔爆箱體，右三個腔體組成，變壓器腔﹑變頻器腔和接線腔。大蓋板上設(shè)有電控按鈕和顯示窗，箱體上設(shè)有冷卻水通道。 （ 6） 支撐：由采煤機煤壁側(cè)的兩個滑靴和采空側(cè)的兩個導(dǎo)向滑靴分別支撐在工作面刮板機的槽幫和銷軌上。 （ 7） 調(diào)高：主要由調(diào)高機﹑調(diào)高泵﹑粗過濾器﹑手液動 換向閥﹑集成塊閥和油箱等組成。各部分均可以從中間框架的采空側(cè)抽出，維修方便。 （ 8） 噴霧冷卻系統(tǒng)：主要由接頭﹑水封﹑泄漏環(huán)﹑軸承裝置﹑外殼﹑不銹鋼水管﹑ O行圈﹑定位銷﹑管座﹑高壓軟管﹑鉸接體﹑交接螺釘?shù)冉M成。 第二章 采煤機總體方案的確定 第一節(jié) MG300/700WD 型采煤機簡介 MG300/700WD型機載交流電牽引采煤機，該機裝機功率 700KW，截割功率 2X300KW，牽引功率 2X40KW。該采煤機使用的電氣控制箱符合礦用電氣設(shè)備防暴規(guī)程的要求，可在有瓦斯或 煤塵爆炸危險的礦井中使用并可在海撥超過 2021m﹑周圍戒指溫度不超過 +40℃或低于— 10℃﹑不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導(dǎo)電塵埃的情況下使用。 第二節(jié) 搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，煤炭生產(chǎn)需要多種類型和規(guī)格的采煤機。利用通用部件，組裝成系列型號的采煤機，可以給生產(chǎn)帶來很多方便。系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化是采掘機械發(fā)展的必然趨勢。所以，這里把左右搖臂設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)。 第三 節(jié) 主要技術(shù)參數(shù) 適用煤層 — 機面高度 1438mm 下切量 540mm 牽引力 580/350KN 截深 630mm 使用傾角 a≤ 16 186。 最大采高 3680mm 滾筒直徑 ￠ 1800 ￠ 2021 裝機功率 截割電機型號 YBC3300 牽引電機型號 YBCS440B 牽引形式 交流變頻 截割電機電壓 1140V 牽引電機電壓 380V 泵電機型號 滾筒轉(zhuǎn)速 搖臂長度 截割電機功率 2X300KW 牽引電機功率 2X40KW 泵電機功率 搖臂擺角 +176。 — 14176。 無鏈牽引方式 銷軌 牽引形式 交流變頻 整機重量 46t 配套刮板機 SGZ764/630 配套噴霧泵站 PB320/ 第四節(jié) 采煤機截割部傳動系統(tǒng)概述 截割機構(gòu)是采煤機的工作機構(gòu)，在采煤過程中完成實現(xiàn)割煤﹑落煤﹑裝煤﹑噴霧等作業(yè)。截割機構(gòu)主要由截割電動機﹑搖臂減速箱﹑截割滾筒等組成，截割機構(gòu)并設(shè)有冷卻系統(tǒng)﹑內(nèi)噴霧系統(tǒng)﹑離合器等裝置。 截割電動機橫向直接安裝在搖臂減速箱內(nèi)，與傳統(tǒng)的縱向布置的采煤機相比，沒有固定減速箱﹑搖臂回轉(zhuǎn)套﹑螺旋錐齒輪等結(jié)構(gòu)，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單﹑緊湊。 兩個搖臂，分別用階梯軸 2 同左右行走減速箱鉸接。同時通過搖臂回轉(zhuǎn)腿上的φ 90 孔用圓柱銷與安裝在減速箱上的調(diào)高油缸鉸接，通過調(diào)高油缸的伸縮，事先左右滾筒的升降。 截割機構(gòu)由如下特點： 1 搖臂回轉(zhuǎn)處采用鉸接軸結(jié)構(gòu)，與機身沒有機械傳動，回轉(zhuǎn)部分的磨損與搖臂內(nèi)的齒輪嚙合無關(guān)，提高傳動精度； 2 搖臂齒輪減速都采用直齒傳動，傳動效率高； 3 截割電動機和搖臂一軸主動輪之間，采用細(xì)長肉想扭矩軸聯(lián)接，電動機和搖 臂主動軸齒輪位置的少量誤差，也不影響動力傳遞，便于安裝；在截割滾筒受到較大的沖級載荷時對機械傳動系統(tǒng)的齒輪和軸承起 到緩沖的作用，提高可靠性； 4高速軸油封尺寸大小，線速度大大降低，提高了油封的可靠性和使用壽命； 5搖臂采用彎搖臂形式，相對直要比結(jié)構(gòu)可以加大壯美口，提高裝煤率，增大塊煤率。要比外殼上，下由冷卻水套，以降低搖臂內(nèi)油池的溫度。輸出端采用 410X410mm方形出軸與滾筒聯(lián)接，滾筒采用三頭螺旋葉片，其直徑可根據(jù)煤層厚度在φ ~φ 內(nèi)選擇，輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同直徑滾筒的線速度要求和煤質(zhì)硬度，在三檔速度內(nèi)選擇。 第五 節(jié) 電動機的選擇 （ 1）截割電動機的選擇 由設(shè)計要求知，截割部功率為 300X2KW，即每個截割部功率為 300KW。根據(jù)礦山機電的具體工作情況，要有防暴和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全；而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)巨大，過載能力強，效率高。據(jù)此選擇由撫順長生產(chǎn)的三相鼠籠異步防暴電動機 YBC3300,其主要參數(shù)如下： 額定功率： 300KW； 額定電壓： 1140V 額定電流 : 176A。 額定轉(zhuǎn)速： 1472P/m 額定頻率： 50Hz。 絕緣等級： H 接線方式： Y 工作方 式： S1 質(zhì)量： 1502KG 冷卻方式：外殼冷卻 螺孔： 19φ 18 輸出軸： EXT21Z 3M 30P 該電機總體呈圓形，其電動輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構(gòu)。 （ 2）牽引電動機的選擇 由設(shè)計要求知，截割部功率為 40 2KW，即每個截割部功率為 40KW。根據(jù)礦山機電的具體工作情況，要有防暴和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全；而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)巨大，過載能力強，效率高。據(jù)此選擇 由撫順長生產(chǎn)的三相鼠籠異步防暴電動機 YBCS440B,其主要參數(shù)如下： 額定功率： 40KW； 額定電壓： 380 V 額定電流 : 100A。 額定轉(zhuǎn)速： 1472P/m 額定頻率： 50Hz。 絕緣等級： H 接線方式： Y 工作方式： S1 質(zhì)量： 802KG 冷卻方式：外殼冷卻 螺孔： 4φ 18 輸出軸： EXT17Z 30P 該電機總體呈圓形，其電動輸出軸上，帶有漸開線花鍵 ，通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構(gòu)。 第六節(jié) 傳動方案的確定 1 傳動比的確定 滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑計算而的，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)低速化的趨勢。滾筒轉(zhuǎn)速對滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。 總傳動比 總i 7536401470nnI ．＝＝＝ 滾總 n —— 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 滾n —— 滾筒轉(zhuǎn)速 r/min 2 傳動比的分配 在進行多級傳動系統(tǒng)總體設(shè)計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則： 1．各級傳動的傳動比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不 應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點，使減速器獲得最小外形。 、結(jié)構(gòu)勻稱；各傳動件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應(yīng)便于安裝。 3．使各級傳動的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強度。 4．使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。 由于采煤機在工作過程中常有過載和沖擊載荷，維修比較困難，空間限制又比較嚴(yán)格，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機構(gòu)的傳動比。 本次設(shè)計采用 NWG型行星減速裝置，其原理如圖所示： a太 陽輪 b 內(nèi)齒圈 g 行星輪 x行 星架 NWG行星機 構(gòu) 該行星齒輪傳動機構(gòu)主要由太陽輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 g、行星架 x等組成。傳動時，內(nèi)齒圈 b 固定不動，太陽輪 a 為主動輪，行星架 x 上的行星輪 g— 面繞自身的軸線 ox— ox轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動行星架 x回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)減速。運轉(zhuǎn)中，軸線 ox— ox 是轉(zhuǎn)動的。 這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動功率范圍大，可用于各種工作條件。因此，它用在采煤機截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動減速機構(gòu)的使用效率為 ～ ,傳動比一般為 ～ 。如上圖所示，當(dāng)內(nèi)齒圈 b固定，以太陽輪 a 為主動件，行星架 g 為從動件時，傳動比的推薦值為 ～ 9。查閱文獻 [4],采煤機截割部行星減速機構(gòu)的傳動比一般為 4～ 6。這里定行星減速機構(gòu)傳動比 則其他三級減速機構(gòu)總傳動比 總II? 247。 ?bagi 247。 = 由于采煤機機身高度受到嚴(yán)格限制，每級傳 動比一般為 。4~3?ji 根據(jù)前述多級減數(shù)齒輪的傳動比分配原則和搖臂的具體結(jié)構(gòu)，初定各級傳動比為： 以此計算，四級減速傳動比的總誤差為： 在誤差允許范圍 5﹪內(nèi)，合適。 ， 第三章 截割部