【正文】 術(shù)變革的一個(gè)重要方面 。英國(guó)長(zhǎng)期以來(lái) ,井工開(kāi)采一直以長(zhǎng)壁為主 ,掘進(jìn)巷道主要靠懸臂式掘進(jìn)機(jī) ,但自 80 年代后期到現(xiàn)在 ,使用連續(xù)采煤機(jī)取得了良好的效 果 。 長(zhǎng)壁工作面的采區(qū)巷道 ,工作面平巷全由連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn) 。美國(guó)是使用臺(tái)數(shù)最多 ,使用成效最好的國(guó)家 。 到現(xiàn)在 ,連續(xù)采煤機(jī)已日臻完善 ,其采掘工藝走向成熟 ,不僅美國(guó) ,而且世界許多國(guó)家 ,在房柱式采煤 ,回收邊角煤以及長(zhǎng)壁開(kāi)采的煤巷快速掘進(jìn)中得到了廣泛的應(yīng)用 ,在單產(chǎn) ,單進(jìn)作業(yè)過(guò)程中了前所未有的水平 ,效益十分可觀 ,為采煤界所公認(rèn) 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 連續(xù)采煤機(jī)在國(guó)外的發(fā)展 狀 況 由于具有運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、搬遷快等優(yōu)點(diǎn)，連續(xù)采煤機(jī)在美國(guó)、澳大利亞、加拿大、南非等國(guó)家使用相當(dāng)廣泛，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。為此必須加大煤炭生產(chǎn)機(jī)械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。到本世紀(jì)末，我國(guó)原煤的產(chǎn)量必須超過(guò)十四億噸。 對(duì)滾筒式采煤機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)表明只有按照 “量體裁衣 ”的原則來(lái)設(shè)計(jì)采煤機(jī)，這樣的采煤機(jī)才能在煤炭開(kāi)采中滿足要求。因此，通過(guò)總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，不至于使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案出現(xiàn) 大的失誤，也不至于從開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就糾纏與具體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)而忽略拉總體結(jié)構(gòu)的合理性，甚至照成設(shè)計(jì)的返工而浪費(fèi)時(shí)間。然后根據(jù)國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，基于設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品的制造技術(shù)水平，從宏觀方面考慮所要求的功能。 連續(xù)采煤機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義 連續(xù)采煤機(jī)的型號(hào)有許多 ,但它的各主要組成部分大同小異，其主要區(qū)別就在于截割機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)和截割部上 ,因此合理設(shè)計(jì)連續(xù)采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。 周振坤 :連續(xù)采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 概述 連續(xù)采煤機(jī)的用途、功能 連續(xù)采煤機(jī)是用于房柱式采煤法的采煤機(jī)，也可用于巷道掘進(jìn)。 此外，我國(guó)地方鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占有一定比重。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜而無(wú)法布置正規(guī)的宗采或者普采情況下，連續(xù)采煤機(jī)能夠機(jī)動(dòng)靈活的開(kāi)采不規(guī)則地段的煤層。而連續(xù)采煤機(jī)作為大規(guī)模采煤的先進(jìn)設(shè)備，正在發(fā)揮越來(lái)越大的作用，正在起著一種大部分采煤機(jī)械不可替代的作用。它在一定程度上解決了這些方面的問(wèn)題，采煤機(jī)械化是最終發(fā)展的必然。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有 前言 煤炭是我國(guó)的主要能源，煤炭工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。但是煤炭工業(yè)面臨著許多困難和問(wèn)題，主要包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，生產(chǎn)投入不足，勞動(dòng)條件差等方面的問(wèn)題。所以如何提高采煤效率以滿足我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中迅猛發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需要就成了十分迫切的要求。 全套圖紙，加 153893706 我國(guó)煤田分布十分廣泛，煤層賦存條件多種多樣，許多礦區(qū)十分適宜使用連續(xù)采煤機(jī)。因此堅(jiān)持長(zhǎng)臂開(kāi) 采為主要技術(shù)方向的同時(shí)，連續(xù)采煤機(jī)為我們提供了在邊角地段或不規(guī)則地段實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤的新途徑。由于地方、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦具有井田面積小、煤層埋藏淺、地址構(gòu)造復(fù)雜的特點(diǎn)，以連續(xù)采煤機(jī)為中心的房柱式采煤法具有廣闊的發(fā)展前景。它具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載、調(diào)動(dòng)行走和噴霧除塵等多種功能，配備梭車、皮帶輸送機(jī)和錨桿支護(hù)，可在房柱式采煤法中實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采 煤 。 首先要明確產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)哪些功能，還要明確用戶使用產(chǎn)品的各種條件和用戶對(duì)產(chǎn)品的要求和愿望。并能實(shí)現(xiàn)用戶要求的各種結(jié)構(gòu)方案，最后經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，確定一種或兩種結(jié)構(gòu)方案繼續(xù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上再對(duì)連續(xù)采煤機(jī)的截割部進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)使其有更高的生產(chǎn)效率。我國(guó)絕大多數(shù)走向長(zhǎng)壁采煤機(jī)工作面使用滾筒連續(xù)采煤機(jī)。才能滿足我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。這就要求我們不 斷開(kāi)采出技術(shù)先進(jìn)，高效率并且可靠的 新型采煤機(jī) 。 美國(guó)從 50 年代開(kāi)始使用連續(xù)采煤機(jī) ,從 1949 年美國(guó)利諾斯公司研制成功第一臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)以來(lái) ,已經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程 。 這套技術(shù)裝 備，在 60 年代之年，主要用于房式或房柱式采煤，到 60 年代之后，美國(guó)推廣應(yīng)用于長(zhǎng)壁采煤的準(zhǔn)備巷道快速掘進(jìn)中，現(xiàn)在在世界許多國(guó)家中使用，發(fā)展很快，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 井工采煤產(chǎn)量的 50%是靠連續(xù)采煤機(jī)生產(chǎn)的 。 美國(guó)連續(xù)機(jī)掘平均進(jìn)尺 60m,日產(chǎn)煤 20xx 噸 ,并有許多高產(chǎn)工作面 ,日進(jìn)達(dá)百米 ,月產(chǎn)煤超 10 萬(wàn)噸 。 目前英國(guó)最大的 RJBudge 公司擁有連續(xù)采煤機(jī) 80 多臺(tái) ,使用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)進(jìn)尺占總進(jìn)尺的 65%。 德國(guó)使用連續(xù)采煤機(jī)在海底煤層開(kāi)采已有 40 年的歷史 ,而且效益最好 ,曾有 5 個(gè)回采工作面 ,保持年產(chǎn)量 200 萬(wàn)噸 。 有些國(guó)家在美國(guó)房柱式采煤法的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己國(guó)家的具體情況和地質(zhì)條件，試驗(yàn)成功了適合自己國(guó)家的采煤方法，如澳大利亞的 “汪格維里 ”采煤法和南非的 “西格瑪 ”采煤法。 使用較好的是大同礦務(wù)局大斗溝 煤 礦 ，該礦 1982 年 6 月將 2 臺(tái)喬伊 12CM11周振坤 :連續(xù)采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 型連續(xù)采煤機(jī)投入 2 號(hào)煤層 313 盤(pán)區(qū)進(jìn)行煤巷掘進(jìn)，截止 1985 年底掘出煤巷35142m，最高月進(jìn)尺達(dá) 2187m，創(chuàng)當(dāng)時(shí)全國(guó)最好水平， 1985 年 5 月開(kāi)始將連續(xù)采煤機(jī)用于回采。至今，我國(guó)大約引進(jìn)了 30余臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)，主要型號(hào)有 12CM11，1036RB、 MK2 ONMS3080、 LN800、 LN265。 90 年代 以配套引進(jìn)為主。 據(jù)神東公司的統(tǒng)計(jì) ,使用它比使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)每米成巷成本低 160 元 。 連續(xù)采煤機(jī)是否使用于我國(guó)，關(guān)鍵在于其經(jīng)濟(jì)效益如何。我國(guó)煤田分布十分廣泛，煤層賦存條件多種多樣，許多礦區(qū)具有與美、澳國(guó)家相似的地質(zhì)條件，十分適宜使用連續(xù)采煤機(jī)。因此，在堅(jiān)持長(zhǎng)壁綜采為主要技術(shù)發(fā)展方向的同時(shí)，連續(xù)采煤機(jī)為我們提供了一條在邊角地段或不規(guī)則地段實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤的新途徑。 連續(xù)采煤機(jī)的適用條件 連續(xù)采煤機(jī)的適用條件和選型的影響因素很多，概括起來(lái)有： 1）煤層條件 煤層的最佳厚度為 ~ ，最小厚度為 ，否則設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，維修困難。 埋藏深度小于 300m；煤層傾角一般小于 10 ，最大不超過(guò) 12 ；最好為單一煤層。 煤層要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有相當(dāng)?shù)目箟簭?qiáng)度，以保證回采期內(nèi)巷道不被壓垮。 既能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不冒落，頂板允許懸露面積 30～遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 50 2m ； 底板 要平坦 、 無(wú)底鼓現(xiàn)象，無(wú)積水， 抗壓強(qiáng)度 要 超過(guò)連續(xù)采煤機(jī)的對(duì)地比壓，局部突起處不得超過(guò) 100~200mm，否則梭車難以通行。小的地質(zhì)斷裂以不影響采煤機(jī)和梭車的通過(guò)為限。每的自然發(fā)火期不得小于采區(qū)內(nèi)煤層的開(kāi)采期。高瓦斯礦井使用必須采取有效的煤層瓦斯預(yù)抽放措施。 連續(xù)采煤機(jī)的種類及其結(jié)構(gòu)分析 目前生產(chǎn)的連續(xù)采煤機(jī)在設(shè)計(jì)和制造上不但著重保證使用安全和減少維修工作量，而且各種輔助功能 越來(lái)越完善，操作也越來(lái)越方便。整體布局也很相似，鏟煤板在截割頭下，刮板輸送機(jī)從前向后縱貫整機(jī)，裝載部和輸送機(jī)共用一個(gè)動(dòng)力。截割部的動(dòng)作較掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)單，而內(nèi)部傳動(dòng)及其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形式也多樣化。 連續(xù)采煤機(jī)收復(fù)后的結(jié)構(gòu)高度一般為 ，很少有超過(guò) 2m，前后方向較長(zhǎng)，一般為 10～ 12m,寬度在 ～ 5m 范圍內(nèi)。有一套可靠的履帶行走系統(tǒng)，以保證整機(jī)的快速調(diào)遣和慢速切入；有一套完善的截割機(jī)構(gòu)，完成對(duì)煤壁的截割動(dòng)作，它是連續(xù)采煤機(jī)的核心；有一套縱貫整機(jī)的裝運(yùn)系統(tǒng)，完成集煤、運(yùn)煤和給后配套（如梭車）裝煤的全部工作；有一套復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，提供整機(jī)的液壓動(dòng)力 源；有一套能力齊全的電控系統(tǒng)，提供啟動(dòng)、停車、緊急停車、遙控、照明和故障檢測(cè)等功能，這是構(gòu)成連續(xù)采煤機(jī)的五大系統(tǒng)，此外，連續(xù)采煤機(jī)上還裝有滅塵系統(tǒng)、集塵系統(tǒng)和錨桿打眼安裝機(jī)等。 連續(xù)采煤機(jī)與掘進(jìn)機(jī)比較， 由于連續(xù)采煤機(jī)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，大多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不受或 少受液壓元件故障多的制約，故傳動(dòng)系統(tǒng)可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，故障少 。用于掘進(jìn)時(shí)，掘、錨、裝、運(yùn)可平行作業(yè)，掘進(jìn)速度快，工效高，平均班產(chǎn)煤可上 千噸 ；用于采煤時(shí)，充分發(fā)揮連續(xù)采煤機(jī)采掘合一的功能，便于采煤工藝的改革，減少頂板管理工作量。目前我國(guó)正在發(fā)展高產(chǎn)高效礦井，在礦井地質(zhì)條件較好時(shí)，引進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)與高產(chǎn)高效工作面配套有利于緩解采掘緊張，是發(fā)展方向 。 2)連續(xù)采煤機(jī) 的 缺點(diǎn)： 連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備體積大、噸位高，有些設(shè)備（如梭車）不能解體，因此設(shè)備下井困難； 缺乏支護(hù)、清道等方面的配套設(shè)備，生產(chǎn)能力受到一定限制；設(shè)備主要部件或零件損壞時(shí)，在國(guó)內(nèi)不容易買到配件。在松軟底板條件下，后配套設(shè)備最好使用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī) 。一般煤層傾角不宜太大，底板堅(jiān)硬或礦井水對(duì)底板影響較小，頂板應(yīng)為中等穩(wěn)定，有較好自控及可錨性 。由于截割頭一般在 3m 左右，通常大于機(jī)身寬度，僅適用與巷道寬度大的礦井 。另外，對(duì)于有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井，煤體暴露多，帶來(lái)不安全隱患。截割臂底部懸掛形式是截割臂的回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于機(jī)身下側(cè)，截割臂的升降油缸置于機(jī)身上側(cè)。 圖 21 截割剖面圖 drawing of cutting 圖 22 為同樣長(zhǎng)度截割臂割出的迎頭形狀，不難看出，在截高較高時(shí)，截割臂底部懸掛式割出的形狀是一個(gè)倒圓弧，是一種不穩(wěn)定形狀，而頂部懸掛式割出的形狀則緩和的多。連續(xù)采煤機(jī)割煤時(shí)，總是抬起懸臂到巷道頂部，然后機(jī)器行走切入約滾筒半徑深，截割臂油缸推動(dòng)截割臂向下，使?jié)L筒割出整個(gè)斷面。截割臂底部懸掛式的油缸在截割臂上方布置，滾筒向下截割時(shí)，油缸向外推，是大端工作，有利于周振坤 :連續(xù)采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 提供較大的截割推力，在最大截高不太大時(shí)采用這種結(jié)構(gòu)是合理的。 截割臂與機(jī)架的連接是 用 銷軸連接 的 ，銷軸的軸向固定方式多種多樣，現(xiàn)比較兩種方法 :一種是在銷軸大端銑出一缺口，然后用固定在連接件上的小板壓住，這種銷一般是有肩銷軸，被固定后的銷軸一般不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在受力側(cè)磨損嚴(yán)重 。本設(shè)計(jì)中截割臂與機(jī)架的連接采用第二種方法 ,其鉸接形式如下圖所示 . 圖 22 銷軸鉸接形式 the axis hinge form 截割部電機(jī) 布置 及傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 連續(xù)采煤機(jī)的截割部功率比較大，采用一套傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)要求元件尺寸比較大，難以保證精度。對(duì)頂布置一般為鏈傳動(dòng)，當(dāng)截割功率比較小時(shí)，截割部的兩臺(tái)電機(jī)選擇對(duì)頂布置。傳動(dòng)部分減速箱采用二級(jí)圓柱齒輪減速和一級(jí)圓錐齒輪減速。s transmission picture 整個(gè)截割機(jī)構(gòu)安裝在懸臂架上，懸臂架由兩個(gè)鉸鏈鉸接在機(jī)身上。在正常情況下，電機(jī)通過(guò)他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪，如果傳遞扭矩過(guò)大，該限制器的輸入輸出軸相對(duì)滑動(dòng)，從而限制了作用在電機(jī)主軸上的最 大扭矩，有效地保證電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的安全。聯(lián)軸節(jié)環(huán)與輸入壓盤(pán) 3 用螺栓連接，壓盤(pán) 3 通過(guò) 2 個(gè)轉(zhuǎn)矩銷帶動(dòng)壓盤(pán) 4。在輸入壓盤(pán) 4 與輸出套 6 之間安裝摩擦盤(pán) 5，并靠彈簧組件 7 的軸向正壓力使主動(dòng)件 4 與從動(dòng)件 6 通過(guò)摩擦片相互壓緊而輸出扭矩。 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 扭矩限制 離合 器與傳動(dòng)齒輪箱之間裝有一萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。該采煤機(jī)采用的球籠式萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖 25 聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)原理圖 the structure chart of festival of the axle 星形套與 從動(dòng)軸 用花鍵聯(lián)接， 扭矩限制器輸出軸 通過(guò)法蘭盤(pán)聯(lián)接球形殼 。當(dāng)主、從動(dòng)軸間有夾角或二軸不同心時(shí)，球籠可沿球形殼的內(nèi)球面與星形套的外球面滑動(dòng) ，鋼球則在球面滾道上移動(dòng)，主、從動(dòng)軸仍可正常工作，且不會(huì)因?yàn)槎呶恢蒙系钠疃a(chǎn)生附加的側(cè)向力。這種萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)允許軸線夾角可達(dá) ?? 45~35 ，承載能力和耐沖擊力較強(qiáng)，尺寸緊湊，磨損小，適合大中型機(jī)械設(shè)備。滾筒工作時(shí)，螺旋葉片可將落下的煤向中間推移，有利于裝載機(jī)構(gòu)把煤裝入輸送機(jī)。外滾筒用花鍵與截割軸聯(lián)接，端盤(pán)用螺釘固定在外滾筒上。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖 26 所示： 圖 26 截割滾筒結(jié)構(gòu) 圖 structure of cutting drum internal 螺旋滾筒上的截齒排列按棋盤(pán)式 （又稱交叉式，相鄰二截齒不在同一旋葉上）排列原則進(jìn)行 ，見(jiàn)圖 27。另外每個(gè)端部 20 個(gè)齒 ，每條截線上配置一個(gè)截齒 。 滾筒上其他部分截齒不傾斜，只有端部截齒傾斜 。截齒為鎬形截齒，由于齒柄是圓柱形，截齒的固定并不限制自身的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒尖切入煤體后，受到煤壁的反力，自身便可轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度。 2)滾筒參數(shù) (1)滾筒直徑 D 參照 LN800 型連續(xù)采煤機(jī) 選 取 D 為 1035mm。 (4)滾筒轉(zhuǎn)速 n 大多數(shù)連續(xù)采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速一般為 35r/min~70r/min 之間，本設(shè)計(jì) 周振坤 :連續(xù)采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 參照 LN800 型連續(xù)采煤機(jī)選取 n 為 66r/min。 煤層阻力矩一般為 ，由式（ 21）有 P=2? ? 66? 10000/60= 根 據(jù) 所 參 考的 連 續(xù)采 煤 機(jī)總 裝 功 率選 擇 截割 部 功 率選 電 機(jī)功 率P=132, n滾 =1470r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： YMB132 隔爆電動(dòng)機(jī) 其主要性能數(shù)據(jù)如下 ：