【正文】 煤層采煤機的研究始于60年代。這類薄煤層滾筒采煤機主要有MLQ系列采煤機,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,另外還有MLQ3100型采煤機。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務局研制的ZB2100型單滾筒騎輸送機采煤機。牽引力90kN,牽引速度0～214m/min,采高0175～113m、煤質(zhì)硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層。1980年,黑龍江煤礦機械研究所和雞西煤礦機械廠共同開發(fā)出BM系列騎輸送機滾筒采煤機,其中BM100型雙滾筒采煤機,性能良好,能自開缺口、強度高、工作可靠,在我國薄煤層采煤中廣泛應用。進入90年代以來,為了滿足厚薄煤層薄煤層作為解放層開采礦井的迫切需要,并代中厚煤層滾筒采煤機技術(shù),1997年,由務局、煤科總院上海分院聯(lián)合研制了MG200/450BWD型薄煤層采煤機,該采用多電機驅(qū)動、交流變頻調(diào)速、無鏈牽引總裝機功率達450kW,其中截割功率2牽引功率225kW,牽引力400kN,牽引速6m/min。2007年為滿足淮南礦業(yè)集團薄煤層作為解放層開采的需要，天地科技股份有限上海分公司、雞西煤礦機械有限公司分別推出了裝機功率更大、性能更加先進的MG320/710 WD,MG2 x 150/700 WD型采煤機。我國薄煤層采煤機為方便設計,在行走機構(gòu)上均采用中厚煤層采煤機所用的相關參數(shù),例如銷排節(jié)距,一般大都采用126mm。近幾年來,我國薄煤層采煤機得到了很大的發(fā)展,但在質(zhì)量和壽命和高新技術(shù)應用等方面與國內(nèi)大型采煤機,特別是與國外采煤機相比,還存在較大的差距。表11 我國幾種類型薄煤層采煤機基本情況比較Table 11 several types of thin seam coal winning machine basic situation型號 采高范圍/M 牽引力/KN 牽引方式 MG80/108BWD 158 齒輪銷排無鏈電牽引 MG100/240BW 150 液壓銷排無鏈牽引 MG344PWD 180 液壓錨鏈式牽引 MG80/200BW 150 液壓銷軌式無鏈牽引 MG200/450BWD 440 液壓無鏈式牽引 MG250/550BWD 440 交流無鏈式牽引 薄煤層采煤機的分類及其特點因為受到煤層厚度的限制，薄煤層采煤機分為爬底板式和騎溜子式兩類。采用爬底板布置方式，將機身主傳動部分布置在輸送機中部槽外煤壁側(cè)，消除截割電動機、傳動系統(tǒng)對機身厚度的影響，機身在煤壁側(cè)機道內(nèi)的爬底板式采煤機的工作面通風斷面大，提高了工作的安全性。騎溜子式采煤機的機身騎在刮板輸送機上，并靠其支撐和導向。如果電動機功率加大，則電動機高度相應增大，因而最小采高還要加大。選擇這個題目就是要進一步熟悉薄煤層采煤機各部分的工作原理，對其進行更好的改進，并對它的截割部減速器進行細致分析設計，使其耐用并且省時省力容易裝修，對滾筒式采煤機的使用經(jīng)驗表明只有按照根據(jù)實際需要設計的原則來設計采煤機，這樣的采煤機才能在煤炭開采中滿足要求。才能滿足我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。這就要求我們不斷開采出技術(shù)先進，高效率并且可靠的新型采煤機，不僅滿足過內(nèi)生產(chǎn)之需，而且能夠在國際市場中占一席之地。設計解決的問題：熟悉采煤機的各部分的功能與作用，對主要部件進行選型設計與計算，根據(jù)要求設計出符合要求的薄煤層采煤機及其截割部減速器，并通過主體部將各執(zhí)行機構(gòu)有機的組合。具體分為側(cè)銑和端銑兩種，側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應用最普遍，其主要優(yōu)點是它不僅能實現(xiàn)截落煤的功能還能實現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度方便，對不同的煤層厚度的適應性好；具有自開缺口的功能等。這種結(jié)構(gòu)的特點是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機器能耗??；實現(xiàn)簡單，制造容易；負荷變化大，機器動特性較差。缺點:這種結(jié)構(gòu)應布置于采煤機端而機身并沿其鉆削空間前進，因此機身民，不能自開缺口，為保頂?shù)装迤秸€必須配有截割盤，沿頂和底板截割煤層。采煤機落煤功能是采煤機第一位的功能，因此，采煤機的工作結(jié)構(gòu)是其特有的結(jié)構(gòu)，是其他任何機械設備所沒有的獨一無二的結(jié)構(gòu)。其二，滾壓式破煤結(jié)構(gòu)是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀當,當滾筒前移并自轉(zhuǎn)時，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達到破沒的目的。缺點在于機構(gòu)復雜，成本高。在采煤機的設計中，工作機構(gòu)設計的合適與否，對采煤機的工作占很重要的地位。這種結(jié)構(gòu)被稱為鉆削頭，懸臂則被成為鉆削臂。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，機器能耗低。 實現(xiàn)自移功能的方案采煤機沿工作而移動稱作牽引，實現(xiàn)采煤機自移的結(jié)構(gòu)被稱作牽引機構(gòu)。（1）鏈牽引機構(gòu)是由圓環(huán)鏈、鏈輪和緊鏈裝置組成。當鏈輪轉(zhuǎn)動時，由于鏈輪與圓環(huán)鏈的嚙合作用，采煤機便沿牽引鏈移動。牽引鏈中的拉力也已增至400800KN。自70年代以來開發(fā)了無牽引鏈牽引機構(gòu)即無鏈牽引機機構(gòu)，為采煤機發(fā)展打開了新的局而，結(jié)束了半個世紀采煤機必須采用撓性牽引機構(gòu)的歷史。齒輪一銷排。無鏈牽引機構(gòu)種類繁多，大體上可歸納為三類；主動輪—齒條、閉合鏈—齒條和邁步油缸推進三類。圖21 鏈牽引機構(gòu) Traction linked institutions無鏈牽引機構(gòu)與鏈牽引比較其優(yōu)越性為:采煤機自身帶有自移功能，調(diào)動靈活。牽引力大，有利于機器生產(chǎn)率。 實現(xiàn)裝煤功能的方案 把煤從煤壁上破碎下來以后，還要裝在工作面輸送機里運到工作面之外。經(jīng)過淘汰和篩選，只有兩種類型的裝煤結(jié)構(gòu)被廣泛應用。另一種是與落煤結(jié)構(gòu)相結(jié)合，不僅具有落煤功能而且兼有裝煤的功能。機面低、滾筒小、運輸機高等都會影響裝煤效果。首先可將搖臂設計成彎搖臂結(jié)構(gòu)，以增大過煤口空問，另外在滿足強度要求的情況下，減小搖臂行星頭直徑，以增大滾筒葉片高度，改善裝煤效果。 實現(xiàn)采煤機輔助功能的設計 可實現(xiàn)自動卷電纜功能的方案因為采煤機屬于移動機械，所以采煤機供電必須用橡膠電纜。如果采煤機直接拉引電纜本身，電纜容易被拉斷。一般使用電纜尼龍夾板組成的夾板鏈，它由框形夾板用鉚釘鏈接而成?？蛐袏A板在斷面為U形，在夾板鏈中其開口朝向才空區(qū)側(cè)。板式鏈僅位于彎頭處，意在改善夾板鏈端受力狀況。 可實現(xiàn)冷卻和降塵功能的方案采煤機的冷卻功能是由供水系統(tǒng)實現(xiàn)的。因此，冷卻與噴霧水是一個供水系統(tǒng)。因此降塵是采煤機的重要輔助功能。，有發(fā)泡劑的水自噴嘴噴出進入一個與噴嘴緊挨的罩體。這種滅塵方式效果最佳?？諝饩瓦@樣在滾筒內(nèi)循環(huán)被凈化，降塵效果比較好。，即采用立滾筒，使截齒沿煤層層理截割，也能降低煤塵，壓力水經(jīng)過噴嘴后霧化，極小的液滴充滿滾筒截煤區(qū)，液滴與粉塵相碰而被不捉。 可適應煤層賦存狀況變化的方案煤層在地下賦存狀態(tài)的變化概括起來有三種；煤層厚度的變化、煤層走向波浪起伏以及存在斷層、煤層相對于水平面傾角的變化。具有開采大傾角煤層功能的結(jié)構(gòu)方案當采煤工作面傾角大于10176?；钊麠U伸縮就改變餓采煤機的傾斜角度。 薄煤層采煤機主要技術(shù)參數(shù)的確定（1） 采高 采高是指最大可能開采的高度，是由采煤機的機械結(jié)構(gòu)決定的。當厚煤層分層開采時，按最大分層厚度約為最大采高的9095%，最小煤層厚度約為最小采高的110120%來確定采煤機的采高。（2） 截深 截深是指薄煤層采煤機工作機構(gòu)完全按截入煤壁的深度，即采煤機沿工作面走向一次推進的距離。對于薄煤層，為保證工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)率，適當加大截深。由于煤層的機械力學性質(zhì)復雜多變，需要隨時調(diào)節(jié)牽引速度，使采煤機能在正常負載下工作。當用戶生產(chǎn)率已定，則當采高和截深加大牽引速度就減??；當采高和截深小，勢必加大牽引速度。國外的可達15m/ 式中 H—薄煤層采煤機采高，m。 —薄煤層采煤機可能達到的平均牽引速度，m/min。則 V= （11）~5m/min便可滿足設計要求。采煤機的牽引阻力取決于煤層的物理機械性質(zhì)、工作面傾角、采煤機自重以及導向裝置摩擦阻力等。N—采煤機總裝機功率， KW。實踐證明，截齒的截割速度與截齒的磨損速度相關。當采高大，牽引速度大，為不發(fā)生滾筒裝煤堵塞和對煤的二次破損，滾筒速度應加大則截割速度也相應加大。（6）裝機功率采煤機裝機功率，是指采煤機總裝機功率。 J—薄煤層采煤機截深，m。 —煤的密度，~ Q—薄煤層采煤機理論生產(chǎn)率，t/h.考慮到對采煤機檢查、維護等技術(shù)因素對生產(chǎn)率的影響，應計算出采煤機的技術(shù)設計生產(chǎn)率Q； （22）式中K—采煤機技術(shù)工作時間利用系數(shù)，實際上，采煤機的生產(chǎn)率要比上面諸式計算值低得多，因為許多影響因素無法事先估計出。這些情況也是刨煤機經(jīng)常發(fā)生和需要處理的故障。 采煤機的總體結(jié)構(gòu)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、鉆削式和鏈式采煤機；現(xiàn)在我們所說的采煤機主要是指滾筒采煤機，這種采煤機適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在使用很廣泛。采煤機與刮板輸送機。（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)，實現(xiàn)割煤、落煤、裝煤。（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。各項保護和顯示功能齊全，并配備中文液晶顯示屏，實時顯示采煤機的工況參數(shù)。大蓋板上設有電控按鈕和顯示窗，箱體上設有冷卻水通道。（7）調(diào)高：主要由調(diào)高電機、調(diào)高泵、粗過濾器、手液動換向閥、集成塊閥和油箱等組成。（8）噴霧冷卻系統(tǒng)：主要由接頭、水封、泄露環(huán)、軸承裝置、外殼、不銹鋼水管、O形圈、定位銷、管座、高壓軟管、鉸接體、交接螺釘?shù)冉M成。該采煤機使用的電氣控制箱符合礦用電氣設備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險的礦井中使用。 采煤機總體尺寸Figure the overall size of shearer 采煤機傳動部分設計順轉(zhuǎn) 逆轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)方向?qū)孛哼^程有兩種（1） 向下截煤的旋轉(zhuǎn)方向：如圖中a所示，截落的煤被滾筒上的螺旋板向工作面輸送機方向推送，大部分煤被螺旋板從滾筒輪轂下面帶到滾筒后面，被擋煤板擋住，按自然安息角堆積。為了保證采煤機的工作穩(wěn)定性，雙滾筒采煤機兩個滾筒的旋轉(zhuǎn)方向應相反，以使兩個滾筒受的截割阻力相互抵消，因此，兩個滾筒必須具有不同的螺旋方向。二是前逆后順。對機身較重的采煤機，機器振動影響不大。對于較薄煤層用的雙滾筒采煤機，當后滾筒裝煤出口被搖臂阻擋太多時，應該把滾筒旋向都反過來，選擇“前順后逆”的方式，左滾筒為右旋葉片，順時針旋轉(zhuǎn)；右滾筒為左旋葉片，逆時針旋轉(zhuǎn)。同時，傳動裝置還應適應滾筒調(diào)高的要求，使?jié)L筒保持適當?shù)墓ぷ鞲叨取２擅簷C截割部都采用齒輪傳動，常見的傳動方式有以下幾種(圖1c)： 1－電動機；2－固定減速箱；3－搖臂；4－滾筒；5－行星齒輪傳動； 6－泵箱；7－機身及牽引部圖27 截割部傳動方式Figure 27 cutting department drive way（1） 電動機—固定減速箱—搖臂—滾筒(圖27(a))。但搖臂下降的最低位置受輸送機限制，故臥底量較小。（2） 電動機—固定減速箱—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒(圖27(b))。（3） 電動機—減速箱—滾筒(圖27(c))。（4） 電動機—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒(圖27(d))。新的電牽引采煤機都采取這種傳動方式。該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機橫向布置在搖臂上，搖臂和機身連接沒有動力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復雜的通軸。2) 截割電機采用旋轉(zhuǎn)開關控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設在機身兩端操作站的按鈕進行控制，操作簡單、方便。4) 截割機械傳動鏈設有扭矩軸過載保護裝置，并可設有強制潤滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動件，支承件的使用壽命。采用大角度彎搖臂設計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大6) 調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。根據(jù)礦下電機的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全。據(jù)此選擇電機YBCS80,式主要參數(shù)如下:額定功率：80kW 工作電壓：1140V額定轉(zhuǎn)速：1480rpm 額定電流：245A額定頻率：50HZ 絕緣等級：H級接線方式：Y 工作方式：S1質(zhì)量：1502KG 電機安裝止口： φ660f螺孔：21φ18 分布圓：φ695 冷卻方式：外殼水冷輸出軸：EXT22Z3M20P輸出軸長125mm，鍵長66mm，止口外長770mm該電機總體呈圓形, 式電動機輸出軸上，帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機將輸出動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構(gòu)。它包括行走機構(gòu)（又稱牽引機構(gòu)）和行走驅(qū)動裝置兩部分。（2）雙級行星減速器都采