【正文】 21 WBWB HHKKQN ?? = )( 800 ????? =366kW 本機(jī)是 兩臺電機(jī)驅(qū)動可按上式。 取 K2 ＝ 。WB ＝ ＝ ?? 則 雙滾筒采煤機(jī)所需電機(jī)功率 )( 39。WB 為 H39。時(shí) /噸） 表 26 煤層 截割阻抗 A 牛頓 /毫米 磨蝕性系數(shù) P 毫米 /千米 堅(jiān)硬夾雜物 % 脆韌性 采煤機(jī)械選型 級別 類別 （脆性 煤層） 一級 1 類 （極軟） 60～ 120 ＜ 100 0 脆性 采高小于 米時(shí)優(yōu)先選用刨煤機(jī) 只含軟夾矸 2 類 （軟） 100～ 200 含軟的泥質(zhì)頁巖夾矸細(xì)碎雜物含量＜ % 韌性 3 類 （中硬） 120～ 180 韌性 （脆性韌性 煤層） 二級 4 類 （超中硬） 180～ 240 200～ 300 細(xì)碎硬夾雜物＜ 1% 韌性 滾筒采煤機(jī) 60～ 120 細(xì)碎硬夾雜物含量 ＜ % 脆性 120～ 180 5 類 （硬） 180～ 240 300～ 400 細(xì)碎硬夾雜物含量 ＜ % 韌性 脆 性 240～ 300 （脆性 煤層） 一級 6 類（ 極硬） 240～ 300 450～ 500 砂質(zhì)頁巖砂巖或結(jié)團(tuán)硬夾雜物含量＜ % 斷面積＜ 1000cm2r的大塊夾雜物含量 ＜ ～ 5% 韌性 需先爆破或注高壓水把煤層松動后，才能選用滾筒采煤機(jī) 180～ 240 7 類 （特硬） 不論 ≥600 硬夾矸和大塊結(jié)團(tuán)夾雜物含量 8～ 10% 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 表 27 功率水平系效 電機(jī) Mmax /MH 牽引速 度調(diào)節(jié)方式 自動調(diào)速 人工調(diào)速 ～ ～ ～ 1 表 28 后滾筒工作條件系數(shù) 滾筒轉(zhuǎn)向 后滾筒開采煤層部位 下部 上部 向著前滾筒截割自由面 逆著前滾筒截割自由面 雙滾筒采煤機(jī)前滾筒與后滾筒截割條件不同，前滾筒截割時(shí)，煤層只有面向采空區(qū)一個(gè)自由面，后滾筒截割時(shí)，前滾筒己截割出第二個(gè)自由面。 取截割阻抗 A=180～ 200 牛頓 /毫米的煤為基準(zhǔn)煤，當(dāng)采煤機(jī)以不同的牽引速度截割時(shí)，包括牽引河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 部及輔助液壓系統(tǒng)在內(nèi)，其比能耗的估算值如表 25， 牽引速度較大 ，則采煤機(jī)比能耗 可取 HWB ＝ 。 表 23 煤體普氏系數(shù)與截割阻抗的關(guān)系 抗切削強(qiáng)度A（ KN/ cm）〈 ~ 〉普性系數(shù)f〈 ~ 〉煤質(zhì)軟煤中硬煤硬煤 表 24 采煤機(jī)裝機(jī)功率推薦值（ kW） ~ ~ ~ ~ 100 100 ~ 120 120 ~ 200 200 ~ 250 ~ 125 135 ~ 150 150 ~ 250 250 ~ 350 150 150 ~ 200 300 ~ 350 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率(t /m in ) 3 ~ 4 4 ~ 6 6 ~ 10 10 ~ 15煤層厚度（m）截割阻抗A (kN/cm) 注：對于硬煤和極硬煤，裝機(jī)功率應(yīng)按表中的數(shù)值增大一倍。 由于采煤機(jī)在截割和裝載過程中，受到很多因素的影響，所需電機(jī)功率大小，很難用理論方法精確計(jì)算，常采用類比法或比能耗法來估算。裝機(jī)功率越大，采煤機(jī)可采越堅(jiān)硬的煤 層，生產(chǎn)能力也越高。牽引速度可用式 (11)計(jì)算。 故 vj ＝ 60Dn? ＝ 60 ??? ＝ 5）牽引速度 采煤機(jī)截割時(shí)牽引速度的高低，直接決定采煤機(jī)的生產(chǎn)率及所需電機(jī)功率，由于滾筒裝煤能力，運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率，支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響，采煤機(jī)在截割時(shí)的牽引速度比空 轉(zhuǎn) 時(shí)低的多。本機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速初選 40r/min。截割速度一般為 ～ ，少數(shù)機(jī)型只有 。 為了減少滾筒截割時(shí)產(chǎn)生的細(xì)煤和粉塵，增多大塊煤，應(yīng)降低滾筒轉(zhuǎn)速。 4）截割速度 滾筒上截齒齒尖所在圓周 的切線速度稱為截 割 速度。本機(jī)要求達(dá)到的截深為 ～ 1m。 3)截深 采煤機(jī)截深機(jī)構(gòu)每次切入煤體內(nèi)的深度 B 稱為截深。本機(jī)要求達(dá)到的采高為 ～ 3m?？紤]煤層厚度的變化、頂板下沉和浮煤等會使工作面高度縮小，因此煤層厚度不宜超過采煤機(jī)最大采高的 90%～ 95%；不宜小于采煤機(jī)最小采高的 110%～ 120%。由已經(jīng)條件可知， 生產(chǎn)率為 800～ 1200t/h。 1）生產(chǎn)率 采煤機(jī)的工作條件不同，其生產(chǎn)率也不相同。 ～ 41176。將 A＝ 1200mm， D＝ 1600mm，H＝ 3000mm， E＝ 400mm代入公式 210和 211,得 L＝ 1898mm C＝ 490mm 由 2s in2m inm in DLCAH ???? ?反算以上各值，將以上各值代入此式，則 2160017s i n(189824901200m in ?????? ）H ＝ 1200mm1500mm 符合最小采高要求。 ～ +41176。帶 *的部分不宜選用。 所設(shè)計(jì)的采煤機(jī)最大采高為 3000mm，又由于雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑按采高來選擇，滾筒直徑應(yīng)稍大于最大采高的一半，以便采煤機(jī)能夠一次采全高，一般情況下，對于中厚河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 煤層 D＝ H/（ 1+）＝ 1629mm。下表為一種雙滾筒采煤機(jī)（法國 SIRUS－ 400型）采高范圍的參數(shù)表，可供選擇參數(shù)時(shí)參考。在選用采煤機(jī)時(shí)，為了滿足采高的要求，需要合理地選擇滾筒直徑和機(jī)身高度，還要考慮挖底量要求。由圖可知： 最大采高： Hmax ＝ A－2C+Lsin max? +2D (110) 最大挖底量： Emax ＝2C+Lsin max? +2DA (111) ? max? max 圖 23 雙滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 A— 機(jī)面高度； B— 過煤高度； C— 機(jī)箱厚度； D— 滾筒直徑； E—— 挖底量； L—— 搖臂長度； max? —— 搖臂上擺最大角； max? 搖臂下擺最大角； 對于一定直徑的滾筒，采煤機(jī)的采高范圍是一定的。 雙滾筒采煤機(jī)的采高范圍主要決定于滾筒直徑，但也與采煤機(jī)的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，如機(jī)身高度、搖臂長度及其擺動角度范圍等。但這要引起很大的設(shè)計(jì)困難，不一定總能辦到。此外，當(dāng)在起伏較大的薄煤層中工作時(shí)，因?yàn)椴擅簷C(jī)機(jī)體與支架頂梁間的空隙 較小，縮短采煤機(jī)長度就有利于其在頂梁下通過。 采煤機(jī)長度是一個(gè)很重要的參數(shù)。當(dāng) E和 K較大時(shí)， 頂梁 懸臂長度就較大，因而要加大頂梁和前排立柱的載荷，惡化支架的工作條件。但要注意，增大截深則尺寸 C跟著加大，使頂板支護(hù)條件變壞，使支架結(jié)構(gòu)大為復(fù)雜，使采煤機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性變差并提高采煤比能耗。電纜槽寬度 又 由鋪設(shè)電纜和水管的數(shù)量 (采煤機(jī)驅(qū)動功率，電壓和控制系統(tǒng) )所決定。因此，縮小采煤機(jī)機(jī)體寬度遠(yuǎn)非一定能壓縮尺寸 E。 應(yīng)該指出，在許多場合尺寸 E 是輸送機(jī)溜槽寬度和鏟煤板寬度 之和，后者 又 由溜槽高度和鏟煤板傾角等決定。為了壓縮尺寸 E 就要縮小電動機(jī)和采煤機(jī)機(jī)體的寬度，或者把電動機(jī)和采煤機(jī)機(jī)體安裝在“槽邊”上，或 (在螺旋滾筒采煤機(jī)上 )把采煤機(jī)機(jī)體和搖臂減速器臺并布置成一直線。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 尺寸 E和 K決定工作面到支架第一排立柱的距離。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，常用更換底托架或支座的方法調(diào)節(jié)尺寸 B。增大尺寸 D就要加大最小采高，而使采煤機(jī)的技術(shù)性能變壞 ； 縮小尺寸 A就必須壓縮尺寸 F或 B。 因而也就決定了采煤機(jī)機(jī)體和支架頂梁 間 的空隙。圖中表示出決定性的配套尺寸。此外，還有一系列對采煤機(jī)結(jié)構(gòu)和對采煤機(jī)與其它綜采設(shè)備的配套有重大影響的尺寸。 ROCT(蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)，下同 )11986— 73 規(guī)定了采煤機(jī)的主要尺寸。 綜合上述各種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本機(jī)選用兩臺電動機(jī)驅(qū)動。因而，工作機(jī)構(gòu)突然制動時(shí)，要產(chǎn)生動扭矩。 確定動扭矩的精確值，理論上是很困難的。每個(gè)轉(zhuǎn)動零件的角加速度各不相同，而傳動件的剛度越小則轉(zhuǎn)動零件的角加速度與工作機(jī)構(gòu)角加速度的差異也越大。電動機(jī)技術(shù)特征中通常要注明飛輪轉(zhuǎn)矩的大小。 動扭矩的一般式為： Md =dtd?J (27) 式中dtd?—— 轉(zhuǎn)動質(zhì)量的角加速度， J—— 轉(zhuǎn)動質(zhì)量的當(dāng)量慣性矩。但是，如果電動機(jī)的長度保持不變，功率加大一倍，就要把高度加大 30～ 40％，轉(zhuǎn)子的飛輪轉(zhuǎn)矩 (GD2 )就要增大約 l～ 2倍，因而采煤機(jī)零件的動載荷要增大很多，在減速器外形尺寸有限制的條件下，采煤機(jī)零件很難能承受這樣大的動載荷。但是，制造功率超過 200千瓦的電動機(jī)，并要在 660 伏煤礦電網(wǎng)條件下保證正常供電是很困難的。此外，限制扭矩傳動件是相當(dāng)復(fù)雜的元件，使用和維護(hù)要特別注意。這就使得設(shè)計(jì)較為容易。 這時(shí)，設(shè)計(jì)傳動件強(qiáng)度的計(jì)算扭矩為： M2j =Mmax +Md +Mx （ 24） 對于采煤機(jī)電動機(jī)一般取最大扭矩與額定扭矩的比例為 Mmax ： Mx ＝ 2，則計(jì)算扭矩為： M39。 采用限制扭矩的傳動件 (聯(lián)軸器 )可以大大減小載荷。驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)一臺電動機(jī)發(fā)生故障時(shí)，采煤機(jī)尚可利用另一臺電動機(jī)工作，而當(dāng)采煤載荷較輕時(shí)，也可只裝一臺電動機(jī)，以減小采煤機(jī)的長度和重量，大大提高工作的靈活性。確定采煤機(jī)生產(chǎn)率時(shí)應(yīng)該考慮這一情況。有效驅(qū)動功率可用下式確定： N有效 =2k1 N (22) 式中 k1 —— 考慮有用功率的系數(shù)。在這種情況下，提高牽引速度會使負(fù)載重的電動機(jī)崩潰，而另一臺電動機(jī)常常還遠(yuǎn)沒有滿載。這是因?yàn)槌皾L筒的工作條件較為不利，且后隨滾筒往往只要回采剩余的小部分煤。因?yàn)?，?qū)動各組工作機(jī)構(gòu)的電動機(jī)，負(fù)載很 不平衡，而負(fù)載最重的電動機(jī)是限制載荷提高的元件。因?yàn)椴擅簷C(jī)的傳動零件和承載零件只要根據(jù)一臺電動機(jī)的最大靜扭矩 Mmax 和由電動機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪轉(zhuǎn)矩 GD2決定的曲扭矩 Md 進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)討論如下： 兩臺電動機(jī)分別驅(qū)動 這種驅(qū)動方式通常用在工作機(jī)構(gòu)復(fù)雜的采煤機(jī)上，每臺電動機(jī)驅(qū)動一個(gè)或一組工作機(jī)構(gòu)。 工作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式有以下幾種：用兩臺電動機(jī)分別驅(qū)動，用兩臺電動機(jī)驅(qū)動；用一臺功率相當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)驅(qū)動。 總驅(qū)動功率的 80～ 85％由工作機(jī)構(gòu)消耗掉。在煤礦企業(yè)采用 660 伏電壓的情況下，這樣大的功率是一臺電動機(jī)不一定能夠達(dá)到的。但是，公用電動機(jī)的大扭矩可能作用到輔助機(jī)構(gòu)上，并且會減少工作機(jī)構(gòu)所需要的功率；由單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動則外形尺寸較大 ，電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)較復(fù)雜，但是同時(shí)卻使各輔助機(jī)構(gòu)比較獨(dú)立，可以更合理地安排它們在采煤機(jī)上的位置。 采煤機(jī)有許多附屬機(jī)構(gòu) (吸塵器，水泵，牽引機(jī)構(gòu)等 )，它們或者由公用電動機(jī)驅(qū)動，或者由單獨(dú)的電動機(jī)驅(qū)動。 在蘇聯(lián)的近代 技術(shù)文獻(xiàn) 中 ，常用每分鐘噸數(shù)表示生產(chǎn)率。它要取決于有效驅(qū)動功率，工作機(jī)構(gòu)的完善程度，傳動減速器的效率和除工作機(jī)構(gòu)以外其它部分消耗的功率等。這種采煤機(jī)必須配備防滑絞車。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 4)傾斜、急傾斜滾筒式采煤機(jī)是騎在支架底梁的導(dǎo)軌上工作的。為此要求：增大過煤空間，在采煤機(jī)靠上風(fēng)巷端增設(shè)大塊煤破碎裝置；采用刨式梭裝機(jī)和輸送機(jī)鏟煤板相配合，清掃片幫煤和采煤機(jī)采后的浮煤。 ，以減少煤壁的片幫。 (2)在自移支架上增設(shè)防片幫的護(hù)幫裝置。為了預(yù)防和減少片幫的危害，可采取如下措施： (1)提高牽引速度，減少截深。一般說來，煤層厚度決定采煤機(jī)的外型尺寸，傾角決定采煤機(jī)的類型。即必須適合特定的煤層地質(zhì)條件，結(jié)構(gòu)要堅(jiān)固耐用。因此，采煤機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證便于檢查和更換截齒。對稱布置采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)常在采煤機(jī)中部，并有傳動工作機(jī)構(gòu)的通軸通過其中。 牽引機(jī)構(gòu)的布局也影響總體布置。還應(yīng)考慮工作面上礦井通風(fēng)氣流的流向。在此，吸塵器的正確安裝位置很重要。但這樣布置會使采煤機(jī)的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，這是總 體布置時(shí)應(yīng)該考慮的。此外，采煤機(jī)工作時(shí)要受很大的載荷，可能引起電動機(jī)殼體產(chǎn)生不容許的變形以致?lián)p壞。 總體布置時(shí)還要考慮電動機(jī)的位置。當(dāng)工作機(jī)構(gòu)布置在采煤機(jī)中部時(shí)，要在機(jī)體上開一個(gè)特殊的凹口，這將改變采煤機(jī)的形狀和長度。應(yīng)使采煤機(jī)機(jī)體盡可能遠(yuǎn)離工作機(jī)構(gòu)，不要妨礙裝煤。有時(shí)采用穩(wěn)定支座來保證采煤機(jī)工作的穩(wěn)定，但若煤層厚度容許，還是完全騎座在輸送機(jī)上較好。 正確的騎座方式和保證機(jī)器工作的穩(wěn)定性具有重要的意義。采煤機(jī)的高度和長度隨功率變化很大，而其寬度隨功率變化則最小。 (a)(b)(c) 圖 21 雙滾筒布置方式 如上所述，總體布置首先是由采煤機(jī)的用途決定的。不對稱布置時(shí)，一般至少要開一個(gè)缺口才能回采整個(gè)工作面。 與不對稱布置的采煤機(jī)不同，對稱布置的采煤河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 機(jī)雙向采