【正文】 大同局雁崖礦使用取得成功。電牽引采煤機(jī)牽引功率成倍增加 , 最大牽引速度達(dá) 15～ 20m/ min , 美國18m/ min 的牽引速度很普遍 ,美國喬依公司的 1 臺經(jīng)改進(jìn)的 4LS 采煤機(jī)的牽引速度高達(dá) 2815m/ min。自日 本 80 年代中期研制成功第 1 臺交流電牽引采煤機(jī) ,至今除美國外 , 其它國家如德國、英國、法國等都先后研制成功交流電牽引采煤機(jī) , 是今后電牽引采 煤機(jī)發(fā)展的新目標(biāo)。法國薩吉姆公司 在 90 年代也已研制成功 Panda2E 型交流 電牽引采煤機(jī)。英國安德森公司 80 年代中期先后開發(fā)了 EL ECTRA1000和 EL ECTRA 薄煤層電牽引采煤機(jī)。 (2) 電牽引采煤機(jī)已取代液壓牽引采煤機(jī)而成為主導(dǎo)機(jī)型 世界各主要采煤機(jī)廠商 20 世紀(jì) 80 年代都已把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)電牽引采煤機(jī) , 如德國艾柯 夫公司是最早開發(fā)電牽引采煤機(jī)的 , 80 年代中后期基本停止生產(chǎn)液壓牽引采煤機(jī) , 研制出 EDW 系列電牽引采煤機(jī) , 90 年代又研制成功交流直流兩 用的 SL300 , SL400 , SL500 型采煤機(jī)。裝機(jī)功率大都在 1000kW 左右 , 單個(gè)截割電機(jī)功率都在 375kW以上 , 最高達(dá) 600kW。這些采煤機(jī) , 體現(xiàn)了當(dāng)今世界電牽引采煤機(jī)的最新發(fā)展方向。 80 年代以來 , 世界各主要產(chǎn)煤國家 , 為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要 , 積極采用新 技術(shù) , 不斷加速更新滾筒采煤機(jī)的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu) , 相繼研制出一批高性能、高可靠性的 “ 重型 ” 采煤機(jī)。美國喬依公司從 3LS～ 7LS , 機(jī)身為 3 段焊接結(jié)構(gòu)形式 , 搖臂為分體聯(lián)結(jié)、左右通用 , 牽引部電氣傳動系統(tǒng)為 2電機(jī)串激串聯(lián) , 目前已開始投入使用 7LS 交流電牽引采煤機(jī)。歸結(jié)起來，滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢： 1 .2 .4 國際上電牽引采煤機(jī) 整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為機(jī)身 3 段式 , 兩邊傳動部分為鑄造箱體結(jié)構(gòu) , 中間電氣部分為焊接框架結(jié)構(gòu) , 搖臂為分體聯(lián)結(jié) , 左右對稱通用 , 可滿足不同的配套要求 。在牽引力和牽引速度方面，電牽引的最大牽引力已達(dá)到 700KN，最大牽引速度達(dá) 12． 56m/min,微處理機(jī)的工礦監(jiān)測、故障顯示、無線電離機(jī)控制等方面已達(dá)到 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 較高技術(shù)水平。各大部件由單獨(dú)的電動機(jī)驅(qū)動，傳動系統(tǒng)彼此獨(dú)立，無動力傳遞，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，因而有取代電動機(jī)縱向布置的趨勢。 采煤機(jī)連接構(gòu)件經(jīng)常松動是影響工作可靠性的重要因素，而且解決難度較大，液壓螺母和專用超高壓泵，在電牽引采煤機(jī)中得到推廣應(yīng)用，防松效果顯著， 基本解決采煤機(jī)連接可靠性的問題。 在裝備高產(chǎn)高效工作面時(shí)，把目光移到國外，進(jìn)口國外先進(jìn)電牽引采煤機(jī)。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國 Electra1000 直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 MG400/900WD和 MG250/600WD 型兩種電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機(jī)。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功 MG200/500WD、 MG200/450BWD、 MG250/600WD、 MG400/920WD 和MG450/1020WD 等采煤機(jī)，變頻調(diào)速箱可以是機(jī)載，也可以是非機(jī)載。國外綜采工作面采煤機(jī)一般都裝有自動監(jiān)控、診斷、數(shù)據(jù)傳輸、無線電遙控裝置，不僅操作方便 ,而且能通過診斷裝置預(yù)先發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)排除。這些問題造成了我們的產(chǎn)品可靠性不高，壽命較低。 1 .2 .3 電牽引采煤機(jī)發(fā)展的時(shí)代 進(jìn) 近幾年來，我國薄煤層采煤機(jī)得到了很大的發(fā)展，但在質(zhì)量和壽命和高新技術(shù)應(yīng)用等方面與國內(nèi)大型采煤機(jī)，特別是與國外采煤機(jī)相比，還存在較大的差距。另一方面，與薄煤層采煤機(jī)配套的現(xiàn)用輸送機(jī)、液壓支架等也是根據(jù)銷排尺寸來設(shè)計(jì)的，同樣尺寸較大，這樣造 成采煤機(jī)價(jià)格較高，不利于薄煤層采煤機(jī)的應(yīng)用推廣。以 MGN132/316DW 型薄煤層采煤機(jī)為例其最大牽引力為 37t，每個(gè)牽引部牽引力僅為 ，而現(xiàn)用銷排強(qiáng)度約達(dá) 60t，可見其銷排強(qiáng)度的余量過大。但一個(gè)突出的問題是目前我國薄煤層采煤機(jī)為方便設(shè)計(jì)，在行 走機(jī)構(gòu)上均采用中厚煤層采煤機(jī)所用的相關(guān)參數(shù)，例如銷排節(jié)距，一般大都采用 126mm。 3．元部件攻關(guān)先行，促使采煤機(jī)工作可靠性的提高 總結(jié) 20 世紀(jì) 70 年代采煤機(jī)開發(fā) 中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，元部件的可靠性直接決定采煤機(jī)開發(fā)的成功率，所以功關(guān)內(nèi)容為：主電機(jī)的攻關(guān)，以解決燒機(jī)的現(xiàn)象；齒輪攻關(guān)，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，以德國齒輪為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到預(yù)期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關(guān)，主油泵和油馬達(dá)的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀(jì) 80 年代中期，把斜軸泵、斜軸馬達(dá)、閥組和調(diào)速機(jī)構(gòu)等都列入 重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。20 世紀(jì) 80 年代起重視系列化采煤機(jī)的開發(fā)工作，一種功率的采煤機(jī)可以派生出多種機(jī)型，主要元部件在不同功率的采煤機(jī)上都能通用，這樣不僅擴(kuò)大了工作面的適應(yīng)范圍，而且便于用戶配件的管理。無鏈牽引使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全，承受的牽引力大，因 此，得到用戶的廣泛歡迎，大功率采煤機(jī)都采用無鏈牽引系統(tǒng)。為此，我國研制采煤機(jī)的無鏈牽引都向引進(jìn)機(jī)組的結(jié)構(gòu)上靠攏。 據(jù)初步統(tǒng)計(jì)， 20 世紀(jì) 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機(jī)品種有 50 余種，是我國采煤機(jī)收獲的年代，基本滿足我國各種煤層開采的需要，大量依靠進(jìn)口的年代已一去不復(fù)返了。 1980 年，黑龍江煤礦機(jī)械研究所和雞西煤礦機(jī)械廠共同開發(fā)出 BM 系列騎輸送機(jī)滾筒采煤機(jī)，其中 BM100 型雙滾筒采煤機(jī)，性能良好，能自開缺口、強(qiáng)度高、工作可靠，在我國薄煤層采煤中廣泛應(yīng)用。 ZB2 100 型采煤機(jī)裝機(jī)功率 100kW 鏈牽引，牽引傳動方式為液壓調(diào)速加齒輪減速。 1 .2 .2 采煤機(jī)興旺時(shí)期 70 年代至 80 年代初期 ,我國自行研制開發(fā)了中小功 率薄煤層滾筒采煤機(jī)。 4．牽引速度低 由于受液壓元部件可靠性的限制，設(shè)計(jì)的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過 6m /min 。 2．裝機(jī)功率小 例如， MLS3170 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 170KW； KD150 型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 150KW； DY100和 DY150 型單滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率 100KW 和 150KW。 煤炭科學(xué)研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出 綜采面配套的 MD150 型雙滾筒采煤機(jī)，另一方面改進(jìn)普采配套的 DY100 型、 DY150 型單滾筒采煤機(jī)； 70 年代中后期，制造出 MLS3170 型雙滾筒采煤機(jī)。 我國采煤機(jī)的發(fā)展進(jìn)程 我國綜合機(jī)械化采煤 的 起步階段 60 年代初，在頓巴斯 1 型采煤機(jī)基礎(chǔ)上，我國開始自行研制生產(chǎn)采煤機(jī)。 普通機(jī)械化采煤機(jī) 工作面用采煤機(jī)或刨煤機(jī)和工作面刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤和運(yùn)煤工序的機(jī)械化，用單體支護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)人工控制頂 板。 炮采工作面的機(jī)電設(shè)備較少，主要靠人力完成各項(xiàng)工序。 10）截割滾筒的革新和改進(jìn) 截割滾筒的改進(jìn)是圍繞增大截深、減低煤塵、增大塊煤率和提高壽命等目標(biāo)進(jìn)行的其主要改進(jìn)有增大 截深、采用強(qiáng)力截齒、增大塊煤率和減少煤塵生成、滾筒設(shè)計(jì) CAD、高壓水射流噴霧降塵和助切、加固滾筒結(jié)構(gòu)等方面。 8）增大牽引速度和牽引力，并改進(jìn)無鏈牽引機(jī)構(gòu) 為了適應(yīng)綜采高產(chǎn)高效的要求，近代采煤機(jī)的牽引速度和牽引力都有較大的增大。延長工作面走向長度則可減少設(shè)備的搬家次數(shù) ,增加有效生產(chǎn)時(shí)間 ,提高設(shè)備利用率 .長臂工作面可用彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤 .爆破采煤 ,落煤和裝煤 . 6）增大功率和能力 為了適應(yīng)綜采工作面高產(chǎn)、高效和在不同地質(zhì)條件下快速截割煤巖的需要，不論厚、中厚和薄煤層的采煤機(jī)均在不斷增大裝機(jī)功率和生產(chǎn)能力。 5）提高采煤機(jī)的可靠性和壽命，提高易維修性，縮短井下更換部件時(shí)間，延長大修周期，提高機(jī)器的使用率和開機(jī)率。 4）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用 化原則，加速開發(fā)適合不同地質(zhì)條件的新機(jī)型 目前各主要采煤機(jī)生產(chǎn)廠家都十分重視三化原則，將采煤機(jī)各主要部件（如電動機(jī)、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒、牽引部、截牽箱、行走箱、牽引機(jī)構(gòu)等）制定標(biāo)準(zhǔn)，作為適合不同條件的通用部件，各部件間的連接尺寸一致。 3）采用微電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化的采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動控制 現(xiàn)代采煤機(jī)均裝有功能完善的用微處理器控制的數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動控制，這是代表采煤機(jī)水平的重要標(biāo)志。 2）提高采區(qū)工作電壓 80 年代以前，各國采區(qū)工作面設(shè)備電壓多為 1000V 左右。采煤機(jī)械的選用取決于煤層的賦存條件、采煤方法和采煤工藝，而采煤機(jī)械的技術(shù)發(fā)展又促進(jìn)了采煤方法和采煤工藝的更新。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 概 述 引言 與中厚和厚煤層相比，薄煤層機(jī)械化開采存在著工作條件差，設(shè)備移動困難，煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，對薄煤層設(shè)備生產(chǎn)性能影響大，以及投入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟(jì)效益不如中厚煤層等特殊問題，造成薄煤層機(jī)械化開采技術(shù)發(fā)展速度相對緩慢。 采煤機(jī)械的裝備水平是煤礦技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。 隨著大批煤礦中、厚煤層的資源開采比較多，使得資源越來越少，所以薄煤層的開采已列入煤炭資源開采的重要 日程 .目前世界 滾筒式采煤機(jī)有以下特征和發(fā)展趨勢： 1）擴(kuò)大采煤機(jī)的使用范圍，不斷開發(fā)難采煤層的機(jī)型 薄煤層、厚煤層、硬粘并有夾矸煤層、大傾角、破碎頂板等難采煤層的機(jī)型的發(fā)展有，開發(fā)出了薄煤層、厚煤層、大傾角、短機(jī)身、窄機(jī)身等機(jī)型。隨著綜采設(shè)備向大功率發(fā)展，目前采煤機(jī)最大功率達(dá) 1220kW ，截割電機(jī)最大功率達(dá) 6000kW，刮板輸送機(jī)最大功率達(dá) 1125kW，驅(qū)動電機(jī)最大功率達(dá) 525 kW，加上工作面長度的不斷增長， 所以必須提高采區(qū)的供電電壓，目前各國生產(chǎn)的大功率采煤機(jī)，其供電電壓一般為 2300、 3300、 4160 和 5000V 等幾檔?，F(xiàn)代采煤機(jī)的微處理系統(tǒng)除了工況監(jiān)測，還可以對其采集信息進(jìn)行分析處理，再輸出顯示、存儲、控制和傳輸?shù)龋詫?shí)現(xiàn)檢測、預(yù)警、保護(hù)、健康診斷、事故查詢、維修指導(dǎo)和調(diào)度分析等多種功能。這樣，就可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件的要求，很容易用積木式方法將各部件組合成新機(jī)型，以擴(kuò)大采煤機(jī)的系列和加速研制過程。 各國采用長臂采煤法 .高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采 煤工作面的長度一般在 200 米以上 ,推進(jìn)長度也在不斷加大 .加長工作面的長度主要是為了減少采煤機(jī)的進(jìn)刀次數(shù) ,相對增加工作面有效截割時(shí)間 ,以提高工作面單產(chǎn) 。 7）電牽引采煤機(jī)已成為主導(dǎo)機(jī)型 目前電牽引采煤機(jī)已成為德國、英國、美國、日本和法 國等主要生產(chǎn)國的主導(dǎo)機(jī)型。 9）機(jī)器的結(jié)構(gòu)布置有新的發(fā)展 近年來不斷發(fā)展和研制出了多機(jī)橫向布置、部件可側(cè)面拉裝的整機(jī)箱式機(jī)身、縱向布置采煤機(jī)的牽引部和截割部合為一個(gè)部件、破碎機(jī)采用單獨(dú)電動機(jī)傳動、改進(jìn)擋煤板傳動裝置、無底托架或不用整體底托架等新的結(jié)構(gòu)布置方式。 長壁式采煤法所使用的機(jī)械設(shè)備按機(jī)械化程度分為 :爆破采煤機(jī)械、普通機(jī)械化采煤機(jī)械和綜合機(jī)械化采煤機(jī)械三類。破煤工序有直接打眼放炮和先掏槽后打眼放炮兩 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 種，裝煤工序主要依靠人工攉煤，運(yùn)煤工序依靠工作面刮板輸送機(jī)來完成。 綜合機(jī)械化采煤工作面將各種相對獨(dú)立的機(jī)電設(shè)備合理的組合在一起，在工藝過程中協(xié)調(diào)工作，使采煤工作面的破、裝、運(yùn)、支全部工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化。這類薄煤層滾筒采煤機(jī)主要有MLQ 系列采煤機(jī)，如 1964 年生產(chǎn)的 MLQ64 型， 1980 年生產(chǎn)的 MLQ80 型淺截石單滾筒采煤機(jī)，另外還有MLQ3100 型采煤機(jī)。 20世紀(jì) 70 年代我國采煤機(jī)的發(fā)展有以下特點(diǎn)： 1．工作可靠性較差 我國基礎(chǔ)工業(yè)比較薄弱 ,元部件質(zhì)量較差 ,反映在采煤機(jī)的壽命普遍較低 ,特別是液壓元部件的損壞比較嚴(yán)重。 3．有鏈牽引，輸出牽引力小 此時(shí)期的采煤機(jī)牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。 5．自開切口差 由于雙滾筒采煤機(jī)搖臂短 ,又都是有鏈牽引 ,很難割透兩端頭 ,且容易留下三角煤 ,故需要人工清理 ,單滾筒采煤機(jī)更是如此 .。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務(wù)局研制的 ZB2100 型單滾筒騎輸送機(jī)采煤機(jī)。牽引力 90kN，牽引速度 0~，采高 ~、煤質(zhì)硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層 解決難采煤層的問題是 20 世紀(jì) 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機(jī)械化成套設(shè)備的研制：大傾角綜采成套設(shè)備的研制： “ 三硬 ” 、 “ 三軟 ” 4． 5m 一次采全高綜采設(shè)備的研制：解決短工作面的開采問題，