【正文】 而薄煤層采煤機的行走機構(gòu)尺寸較大，采煤機機面高度降不下來，影響了薄煤層采煤機的適用性。因此，為了使薄煤層采煤機得到進一步的推廣和發(fā)展，在減小采煤機行走機構(gòu)的參數(shù)、降低采煤機機身高度的同時，設(shè)計和開發(fā)適合薄煤層開采所需要的工作面輸送機和液壓支架也己變得迫在眉睫，這將推進采煤機制造業(yè)的進一步發(fā)展。主機用原材料、關(guān)鍵零部件、軸承、密封件、電機、電氣元件、液壓元部件等都存 在較大的差距。如采煤機齒輪壽命國 內(nèi) 5000h，而國外為 2萬 h，僅為國外同類產(chǎn)品的 1/4； 很簡單的帶式輸送機托輥，國內(nèi)最好產(chǎn)品的壽命達到 3 萬h，而國外同類產(chǎn)品壽命可達 9 萬 h。 1 概述 本設(shè)計所研究的 薄煤層采煤機是為普采、高檔普采工作面研制的一種新型的由多電機驅(qū)動的橫向布置、較大功率的薄煤層齒輪－銷軌式牽引采煤機。主要由左搖臂、主機體、右搖臂、調(diào)高油缸、機身連接、冷卻噴霧裝置以及滾筒和其它輔屬裝置等組成。主機分別由煤壁側(cè)兩個支承滑靴和老塘側(cè)的兩個導向滑靴支承在運輸機的中部槽上，在兩液壓馬達所驅(qū)動的左、右行走箱中擺線輪與銷排的強力嚙合，再由裝在兩行走箱上的導向滑靴的導向，來實現(xiàn)采煤機沿運輸機方向的牽引行走，同時左、右截割部的兩滾筒也在截割電機的驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)，檔煤板鉸接在滾筒后 從而完成采煤工作面的落煤和裝煤。的煤層，可采普氏硬度系數(shù) f≤3 的煤質(zhì)和非金屬層狀礦床。該機設(shè)有液壓防滑制動器。 在側(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)整滾筒高度比較方便，對不同煤層厚度的適應性好；具有自開缺口的功能等。 鉆削式結(jié)構(gòu)方案 鉆削式結(jié)構(gòu)是在環(huán)形懸臂的 首端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面也安裝有截齒。當鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方向推進時，首先在煤層中鉆削頭截割出現(xiàn)形截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被軸線頭內(nèi)的截齒所破碎。其缺點是這種結(jié)構(gòu)應布置于采煤機的端面，機身必沿其鉆削出的空間前進，因此，機身長；這種破煤結(jié)構(gòu)不能自開缺口；為使頂?shù)装迤秸?，還必須配有截割盤，沿頂板和底板截割煤層，因此整個機器的結(jié)構(gòu)復雜；此外，這種破煤結(jié)構(gòu)對煤層厚度的適用性小。 這種破碎煤層的就都優(yōu)點在于，采下煤的塊度大，煤塵明顯低；機器能耗?。槐P刀壽命長，結(jié)構(gòu)復雜成本高。 張帥：薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 6 實現(xiàn)裝煤功能的結(jié)構(gòu)方案 把煤從煤壁上破碎下來以后，還要裝到工作面輸送機里運到到工作面之外。經(jīng)過淘汰和篩選，只有兩種 類 型的裝煤機構(gòu)被廣泛應用。比如，螺旋滾筒式工作結(jié)構(gòu)，采落下來的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機里。這兩種工作機構(gòu)的裝煤功能要與工作面輸送機的鏟煤板相配合，才能更好的實現(xiàn)。當浮煤量較小時，不必進行人工清理，在輸送機向煤壁方向推移時，浮煤會順采煤板滑入 輸送機里運走。為了減少浮煤量，有時在螺旋滾筒軸上懸有弧形擋煤板，置于滾筒后面，浮于底板之上，收集底板上的浮煤，再由螺旋滾筒通外運。這種結(jié)構(gòu)往往與沒有裝煤功能的工作機構(gòu)配合，如水平軸鼓形滾筒工作機構(gòu)等。 實 現(xiàn)采煤機自移功能的結(jié)構(gòu)方案 傳動方式的選擇 液壓傳動 如下圖 ， 液壓傳動的牽引系統(tǒng)是有牽引部電動機帶動油泵，經(jīng)油泵排出的壓力油經(jīng)過控制油路的控制閥驅(qū)動油馬達，油馬達在經(jīng)減速器齒輪系統(tǒng)（或直接驅(qū)動鏈輪）驅(qū)動牽引鏈輪。在液壓系統(tǒng)中還要設(shè)有安全閥和溢流閥，以防止牽引力過載，起到保護系統(tǒng)的目的。隨著及其功率的加大和長時間的運轉(zhuǎn)，使油的溫度升高，會造成容積效率降低和油質(zhì)變劣等后果。為了簡化采煤機的電源種類和減少輸電過程的損失，截割部和牽引部都采用交流電源，在采煤機上附設(shè)整流設(shè)備 向 牽引部供應直流電。 電氣傳動的牽引系統(tǒng)如下圖所示。另一個是與電動機的限速發(fā)電機的電壓反饋信號，反饋到可控硅調(diào)速回路來提案接電動機的轉(zhuǎn)速。而液壓傳動的無鏈雙牽引部采煤機，因為油泵公用，牽引力提高一倍時牽引速度將降低一倍。 牽引機構(gòu)的形式選擇 長壁回采工作面采煤 機的牽引機構(gòu)有三種：鋼絲繩牽引機構(gòu)、錨鏈牽引機構(gòu)和無鏈牽引機構(gòu)。所以，只有某些特殊條件才被選用。 牽引部和截割部聯(lián)結(jié)城一個整體，在工作面上來回移動，稱為內(nèi)牽引 ，牽引部出軸上裝一鏈輪與錨鏈想嚙合，該錨鏈繞過鏈輪、兩端經(jīng)導向輪后拉直，分別固定在工作面輸送機機頭和機尾上，鏈輪轉(zhuǎn)動時，迫使機身鹽工作面移動。 和內(nèi)牽引相比，外牽引有不少缺點，主要表現(xiàn)在： 1) 牽引部設(shè)在工作面一端時，要用兩條在工作面上不斷拖動的牽引鏈，對滾筒裝煤、輸送機和液壓支架的推移都有妨礙，而且容易傷人； 2) 如果在工作面兩端各設(shè)一個主動鏈輪，雖然可以減少一根牽引鏈，但是牽引鏈的收放很麻煩。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 但是，由于被牽引把牽引部設(shè)在工作面端頭和順槽里，對牽引部的維修和檢修較為方便；采煤機在工作面上移動的部分比內(nèi)牽引時短，適應頂板和底板起伏的能力比較強。在其他情況不宜采用外牽 引。錨鏈斷鏈時彈性較小，采用連接環(huán)聯(lián)結(jié)斷鏈很方便； d) 錨鏈的節(jié)距較大，當鏈輪做等速運動時，錨鏈相對鏈輪的移動是周期行變化的，這使采煤機承受較大的載荷。所以，錨鏈牽引有改進的必要。具有一系列優(yōu)點： 1) 采煤機移動比較平穩(wěn)，保證了采煤機的載荷比較穩(wěn)定； 2) 提高了設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)的安全性； 3) 采煤機移動所消耗的能量較少； 4) 采煤機的運行噪音較低，有利于改善工作面的勞動條件； 5) 提高采煤機的爬坡能力； 6) 在一個工作面上可能采用多臺采煤機同時作業(yè)，以提高工作面產(chǎn)量。 截割部傳動的選擇 電動機 固定減速器 搖臂 滾筒 這種傳動系統(tǒng)的特點是，結(jié)構(gòu)簡單，搖臂從固定箱端部伸出，支撐可靠，強度和剛度都比較有利，不足之處是搖臂下方角度受輸送機限制，使?jié)L筒臥底量受限制。 電動機 — 減速箱 — 滾筒 這種傳動系統(tǒng)特點是，電動機與傳動系統(tǒng)以及滾筒共同組成一個部件，此部件支撐在機身牽引部上，并能繞其支撐點旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)滾筒調(diào)高。 電動機 — 搖臂 — 行星齒輪傳動 — 滾筒 這種傳動系統(tǒng)特點是，電動機與搖臂形成一體，支撐剛度大，簡化了傳動系統(tǒng)，尤其取消的錐齒輪傳動，減小了加工難度，也增加了截割 部傳動系統(tǒng)的可靠性；調(diào)高范圍打；縮短了采煤機機身。搖臂設(shè)計采用彎搖臂，這樣設(shè)計能提高裝煤效果，行星頭外徑小，整體長度短，保證臥底要求和縮短整機機身長度。在工作實踐中，由于實際情況的復雜性，為了使采煤機適應復雜情況的需要，人們不斷創(chuàng)造開發(fā)出新的結(jié)構(gòu)，使采煤機具有一些輔助功能。這些輔助功能有，適應煤層賦存狀態(tài)變化的功能、降塵和冷卻設(shè)備功能、自動拖卷電纜功能等。使一個滾筒沿地板 截割 ，另一個沿滾筒鹽頂板截割，兩個滾筒完成同一層沒的截割。該采煤機才用下圖的調(diào)高裝置 圖 31 1— 調(diào)高油缸； 2— 小搖臂； 4— 搖臂軸 1 increase the fuel tanks。 4 rocker shaft 上圖為調(diào)高油缸在機身下面，小搖臂 2 與搖臂 固聯(lián)，由于活塞桿伸縮就實現(xiàn)了滾筒工作高度的變化。 適應煤層沿走向波浪起伏以及存在斷層的功 能的結(jié)構(gòu)方案 采煤機在采空區(qū)安裝有調(diào)斜油缸，采空區(qū)側(cè)的滑靴安裝在活塞桿上。 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。有以下幾種防滑裝置： 1) 抱閘式防滑裝置 2) 盤式制動器防滑裝置 此盤式制動器的控制油源于采煤機牽引部液壓系統(tǒng)，當此液壓系統(tǒng)由于某種原因作出需采煤機制動的反應時，控制油就進入油缸產(chǎn)生制動作用。在井下，當顆粒直徑在不大于 ~ 的范圍內(nèi)的煤塵形成一定濃度時，容易引起煤塵爆炸或瓦斯爆炸。 降塵措施有多種，不僅有結(jié)構(gòu)方面的，而且還有采煤機工作參數(shù)方面的等，歸納起來有日下諸方面： 1) 提高采煤機牽引速度，降低截煤滾筒轉(zhuǎn)速，增大碎煤塊度，能明顯地降低煤塵。 3) 在可能條件下，減少滾筒上安裝截齒的數(shù)量，增大碎煤塊度，降低煤塵。 5) 吸入空氣式降塵結(jié)構(gòu)。使壓力為 15~20Pa 的壓力誰經(jīng)由噴咀噴出霧化，極細小的液滴充滿滾筒截煤區(qū)，液滴與粉塵相碰而被捕捉。供水膠管通徑不大于 25mm。壓力水經(jīng)過滾筒內(nèi)流出，并由 裝在也便上的噴咀噴出，稱為內(nèi)噴霧。這樣噴霧，降塵效果很好。 懸鏈固定板固定在采煤機電纜進線口近旁的機身上。裝置電纜夾板都節(jié)狀，節(jié)與節(jié)之間用銷釘連接，允許彎曲。夾有電纜和水管的電纜夾至于工作面輸送機采空區(qū)側(cè)的電纜槽 之中，使之得到保護。 (2)各大部件無機械傳動連接，整機長度短、厚度薄、寬度窄對薄煤層適應性強； (3)主機采用整體鑄造殼體，內(nèi)分左牽引部腔、泵箱腔、電控箱腔、右牽引部腔，各腔獨立，互不相通整體鋼性好，避免了各部件聯(lián)接松動問題，減少了故障發(fā)生率； (4)機上設(shè)有內(nèi)外噴霧系 統(tǒng)，有較好的滅塵效果； (5)泵箱采用干式系統(tǒng)，管路連接簡單，調(diào)試方便，便于保持油質(zhì)清潔。 (7)牽引減速采用雙行星結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，體積小。 (9)截割電機采用機械力矩軸離合裝置，搖臂傳動系統(tǒng)得到有效保護。 (11)液壓調(diào)高油缸采用外置平衡閥取代液壓鎖，消除搖臂振動，便 于維修。 (13)整機兩端設(shè)有急停按鈕，便于及時停車，安全操作。 (15)該機設(shè)有瓦斯斷電報警裝置，提高設(shè)備使用安全性 . 主要技術(shù)參數(shù) 生產(chǎn)能力（ t/h） : 370(滾筒 ) 采高（ m）： ～ 滾筒直徑（ mm）： Φ760 臥底量 (mm)： 73 截深 (m)： 滾筒轉(zhuǎn)速 (r/min)： 適應工作傾角 (176。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 適應煤質(zhì)硬度： f≤3 牽引方式： 液壓傳動，擺線輪銷軌式無鏈牽引 牽引力（ kN）： 150 牽引速度（ m/min）： 0～ 5 搖臂擺角（ 176。 此時采煤機裝機功率 60 rQ H T V? ? ? ? ?裝 （ 51） 6 0 1 .2 0 .7 3 2 .0 1 .3 5? ? ? ? ? 式中 H采高（ m） 。 V牽引速度（ m/min） 。 裝機功率 N裝 121WBX WBXDDQ H HHHN KK???? ???????????? 雙裝 （ 52） 式中 DH滾筒直徑與采高的比值 = ? WBX前滾筒截割阻抗 250 /XA kgfcm? 煤質(zhì)的比能耗 /200XWBX WBAH H kwhtA? ? ? ? ? ? WBX?后滾筒截割同樣煤質(zhì)的比能耗 H?=3 ? ??? ? ? WB查表其 /kwht? 系數(shù)3，當后滾筒在煤層下部逆后旋轉(zhuǎn)時，取3K=1 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 1K功率利用系數(shù)，單擊驅(qū)動1K=1 2功率水平系數(shù)，查表，取2= 雙滾筒采煤機的裝機功率 121WBX WBXDDQ H HHHN KK???? ???????????? 雙裝 ? ? ? ? ? ?? ? ? 從以上結(jié)果看，該薄煤層采煤機裝機功率為 100kw 是合理的，能夠滿足截割部系數(shù)f≤ 煤質(zhì)的需要。 查表，知 : 功率（ kW） 100； 電壓（ V） 1140；轉(zhuǎn)速 (r/min) 1470。 張帥：薄煤層滾筒采煤機總體方案設(shè)計 與 搖臂設(shè)計 18 6 傳動齒輪設(shè)計 確定總傳動比及分配傳動比 由電機轉(zhuǎn)速 1470 r/min 和滾筒轉(zhuǎn)速 得知 :總傳動比 1470 ?? 該薄煤層采煤機經(jīng)過二級直齒輪和一級行星齒輪傳動逐級減小。m Ⅰ 軸： Ⅰ 軸即減速器高速軸 1 0 01 0 P???????? ?齒 kw 101470nn?? r/min 31197 6301470PT n ?? ? Nm Ⅲ 軸： Ⅲ 軸即減速器低速軸 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 3 2 03 2 P? ???????????齒 惰 kw 22700 i ? ? r/min 3 333 3 n ?? ? ? ? N 高速軸齒輪模數(shù)的確定 選擇齒輪材料 查 參考文獻 [1]表 817 小齒輪選用30 r niCMT滲碳淬火 大齒輪選用r i滲碳淬火 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算 確定齒輪 傳動精度等級，按31 2 2(~)tv npn?估取圓周速度tv=4m/s， 查參考文獻 [1]表 814， 表 815 選取