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1、综合机械化采煤工作面机械选型设计（2011-2012学年第一学期） 班 级： 学 号：235455姓 名：RYANBINGHAN指导老师22222012年1月7日 目 录第一章 绪论1 第一节 设计题目、任务和要求、设计条件 1.1 第二节 综采工作面参数及选型原则1.2第二章 滚筒采煤机的选型2第一节 对采煤机械的基本要求2.1第二节 初选采煤机2.2第三节 设计选用采煤机参数2.3第四节 采煤机生产率的计算2.4第五节 滚筒直径与截深2.5第六节 牵引力2.6第三章 支护设备的选型3第一节 支护设备的用途和种类3.1第二节 确定架型3.2第三节 支架选择内容3.3第四节 支架型号的确定3.
2、4第五节 性能验算3.5第四章 输送设备的配套选型4第一节 刮板输送机的选择4.1第二节 转载机的选择4.2第三节 可伸缩胶带输送机的选择4.3第五章 采煤设备的配套性能5第一章 绪论第一节 设计题目、任务和要求、设计条件设计题目：综采工作面机械化设备选型设计的目的和要求：在指导老师的指导下，独立完成所要完成的毕业设计全部内容。包括：方案选择；正确的进行分析计算；搜集和查阅有关图纸；根据课题设计需要进行必要的实验、测试和经济核算；绘制出符合国家标准的图样；编写设计说明书；具体要求如下：1.培养自己综合应用所学理论知识和技能，分析和解决该设计项目的原理和方法，熟悉该设计项目的组成及编成。 2.培
3、养自己懂得该设计项目工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。3.培养自己调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。4.通过自己独立完成设计来更深刻的了解并懂得以下内容：综采工作面配套设备由采煤机、支护设备、刮板输送机等设备组成.所谓综采工作面配套设备的选型含义,系指依据煤层赋存和矿井生产技术条件,可获得良好使用效果而实际选用的综采成套设备。 综采工作面设备配套的目的,首先在于总体配套是单机设计的依据,要解决成套设备各单机间的能力相互匹配和空间几何关系的配套;其次在于使成套设备性能与采煤工艺间相互适应。因而总体配套
4、又是采区设计和采煤工艺设计的依据。采煤工作面中，采煤机、刮板运输机和支护设备（液压支架或单体支柱于顶梁）等组成一个采煤机的有机整体来实现采煤工艺的哥哥工序，他们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响采煤工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。 因此，为了正确的选择采煤机组各种设备的形式，不仅要看它们各自能否满足采煤工艺的要求，同时也要注意它们之间的配套性能，特别要把工作面“三机”“采煤机、刮板输送机、液压支架”配套搞好，否则综采生产将无法进行，勉强生产也获得不了好效果。第二节 综采工作面参数及选型基本原则本次综采工作面的基本参数选定为原始参数第一组：工作面长：160m；倾角：20；煤层平均厚度：
5、2.5m；顶板中等稳定；截割阻抗：A=230N/m；煤的坚硬度系数：f=3.5。选型基本原则： 综采工作面三机配套方案：综采工作面的“三机”是指采煤机、液压支架、刮板输送机,是综采工作面的主要设备。其选型首先必须考虑配套关系,选型正确先进、配套关系合理是提高综采工作面生产能力、实现高产高效的必要条件。“三机”的基本选型原则：a.采煤机的选型原则(1)采煤机能适合的煤层地质条件,其主要参数(采高、截深、功率、牵引方式)的选取要合理,并有较大的适用范围。 (2)采煤机应满足工作面开采生产能力的要求,其生产能力要大于工作面设计能力。 (3)采煤机的技术性能良好,工作可靠,具有较完善的各种保护功能,便
6、于使用和维护。采煤机的实际生产能力、采高、截深、截割速度、牵引速度、牵引力和功率等参数在选型时必须确定。实际生产能力主要取决于采高、截深、牵引速度以及工作时间利用系数。采高由滚筒直径、调高形式和摇臂摆角等决定。滚筒直径是滚筒采煤机采高的主要调节变量,每种采煤机都有几种滚筒直径供选择,滚筒直径应满足最大采高及卧底量的要求。截深的选取与煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性以及移架步距有关。截割速度是指滚筒截齿齿尖的圆周切线速度,由截割部传动比、滚筒转速和滚筒直径确定,对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小等有直接影响。牵引速度的初选是通过滚筒最大切削厚度和液压支架移架追机速度验算确定。牵引力是由
7、外载荷决定的,其影响因素较多,如煤质、采高、牵引速度、工作面倾角、机身自重及导向机构的结构和摩擦系数等,没有准确的计算公式,一般取采煤机电机功率消耗的10%25%。滚筒采煤机电机功率常用单齿比能耗法或类比法计算,然后参照生产任务及煤层硬度等因素确定。b.液压支架的选型原则 (1)液压支架的选型就是要确定支架类型(支撑式、掩护式、支撑掩护式)、支护阻力(初撑力和额定工作阻力)、支护强度与底板比压以及支架的结构参数(立柱数目、最大最小高度、顶梁和底座的尺寸及相对位置等)及阀组性能和操作方式等。 (2)选型依据是矿井采区、综采工作面地质说明书。在选型之前,必须将所采工作面的煤层、顶底板及采区的地质条
8、件全部查清。然后依据不同类级顶板选取架型。最后依据选型内容结合国内现有液压支架的主要技术性能直接选定架型及其参数所对应的支架型号。c.刮板输送机的选型原则 (1)刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力,一般取1.2倍。 (2)要根据刮板链的质量情况确定链条数目,结合煤质硬度选择链子结构型式。 (3)应优先选用双电机双机头驱动方式。 (4)应优先选用短机头和短机尾。 (5)应满足采煤机的配合要求,如在机头机尾安装张紧、防滑装置,靠煤壁一侧设铲煤板,靠采空区一侧附设电缆槽等。在选型时要确定的刮板输送机的参数主要包括输送能力、电机功率和刮板链强度等。输送能力要大于采煤机生产能力并有一定备用能
9、力。电机功率主要根据工作面倾角、铺设长度及输送量的大小等条件确定。刮板链的强度应按恶劣工况和满载工况进行验算。综上所述，选型的基本原则就是：在满足生产能力要求采煤机生产能力要与综采工作面的生产任务相适应,工作面刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力,液压支架的移架速度应与采煤机的牵引速度相适应,而乳化液泵站输出压力与流量应满足液压支架初撑力及其动作速度要求。同时满足设备性能要求输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配,如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构,电缆及水管的拖移方法以及是否连锁控制等。输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。采煤机的
10、采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相适应,而其截深应与支架推移步距相适应。详见下图： 液压支架、采煤机、刮板输送机几何关系示意图其计算公式为: R=B+E+W+X+d/2 （1-1）式中? R无立柱空间宽度,mm? B截深,mm? E铲煤板空距,规定为50100 mm? W输送机宽度,mm? X前柱与电缆槽间距,mm? d前柱外径,mmW=F+G+J+V （1-2）式中? F铲煤板宽度,150240 mm? G中部槽宽度,mm? J导向槽宽度,mm? V电缆槽宽度,mm第二章 滚筒采煤机的选型第一节 对采煤机械的基本要求 对采煤机械的基本要求是高效、经济、安全。具体要求是：1.采煤机械的生产率
11、应能满足采煤工作面的产量要求2.工作机构能在所给煤层力学特性（硬度、截割阻抗）的条件下正常截割、装煤效果好、落煤块度大、煤尘少、能耗低。3.能调节才高，适应工作面煤层厚度变化；能自开缺口。4.有足够的牵引力和防滑、制动装置，能在所给煤层倾角下安全生产；牵引速度能随着工作面条件的变化而调节，其大小能满足工作要求。5. 此，要求采煤机械的性能必须可靠，维持正常工作所必需的各种消耗（动力、液压油、防滑油、易损件等）应较低。第二节 初选采煤机 采煤机选型原则通常是要符合煤层赋存条件，满足对生产能力的要求，以及与刮板输送机和液压支架的匹配要求。并结合以下四点依据，确定采煤机的选型：1. 根据煤层厚度选择
12、采煤机械给出的设计参数中煤层平均厚度为2.5m，属于中厚煤层，可选用双滚筒采煤机。2. 根据煤的力学性质选择采煤机械煤的力学性质主要包括煤的坚硬度系数f、抗压强度、截割阻抗A、韧性、层理和节理的发育情况、夹石含量及分布等。这些因素关系到选择采煤机械的工作机构形式和采煤机械的功率大小。3. 根据煤的坚硬度系数f和截割阻抗A，将煤分为三类：a. 软煤f1.5，A180N/mm;b. 中硬煤f1.53.0，A180240N/mm;c. 硬煤f3.0，A240360 N/mm。各种刨煤机最适合开采软煤，特别是脆性软煤；韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式采煤机；脆性总硬煤宜选用中等功率的滑行刨煤机；硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机。滚筒式采煤机可以截割各种硬度的煤。设计参数中A=230N/m、f=3.5，属于偏硬一些的中硬煤，因此，滚筒采煤机宜选用中等偏大功率。4. 煤层倾角对选择采煤机械的影响。根据开采技术特点将煤层倾角分为三类：025为缓倾斜煤层；2545为倾斜煤层；4590为急倾斜煤层。倾角小于12对机
