第一部分采煤机械8

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1、单击此处编辑母版标题样 式 单击此处编辑母版副标题样式 1 1 第一章 采煤机械 1 1概述 一 机械化采煤的主要设备 n机械化采煤工艺包括 落煤 装煤 运 输 支护 处理采空区 其中采煤机完 成落煤和装煤工序 一 采煤机械 采煤机械 现在主要有滚筒式采煤机 刨采煤机械 现在主要有滚筒式采煤机 刨 煤机和采煤钻机三大类 目前我国使用最多的煤机和采煤钻机三大类 目前我国使用最多的 是滚筒式采煤机 也有少量的刨煤机 是滚筒式采煤机 也有少量的刨煤机 1 1 滚筒式采煤机 滚筒式采煤机 滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚 筒采煤机 筒采煤机 1 1 组成 组成

2、截割部 牵引部 电动机和辅助装置 截割部 牵引部 电动机和辅助装置 2 2 各部分功用 各部分功用 2 2 刨煤机 刨煤机 1 1 结构原理 结构原理 2 2 连续长壁采煤机 连续长壁采煤机 二 滚筒式采煤机的总体结构 一 工作机构 二 牵引机构 三 传动机构 一 工作机构 滚筒式采采煤机械的工作机构 就是采煤机械破落和装运 煤炭的机构 采煤机采用螺旋滚筒 螺旋滚筒的刀具 截 齿 装在滚筒的螺旋叶片上 滚筒转动并沿着煤壁移动时 就截割破落煤炭 并由螺旋叶片把煤炭装进工作面运输 机 滚筒的结构并不复杂 破碎能力强 而且可以利用摇 臂随时调整位置 对煤层厚度的变化 顶板底板的起伏和 断层有较好的适

3、应能力 滚筒的截深可与液压支架的推移 步距相匹配 在采煤机采过的地方可以随机推移支架 即 时支护顶板 因此 除了在薄煤层中使用螺旋滚筒困难较 多外 在缓倾斜和倾斜的各种煤层中 使用螺旋滚筒的滚 筒式采煤机都能达到较高的生产率和较好的使用效果 螺旋滚筒由轮毂 螺旋叶片和端盘组成 螺旋滚筒由轮毂 螺旋叶片和端盘组成 单击此处编辑母版标题样 式 单击此处编辑母版副标题样式 1313 二 机械化采煤工作面 普采工作面 普采 高档普采 综采工作面 1 截齿 1 对截齿的要求 na 高强度和耐磨性 nb 合理的几何参数 nc 固定可靠 nd 拆装方便 2 2 种类 种类 扁形截齿 扁形截齿 镐形截齿 镐形

4、截齿 3 3 截齿配置 截齿配置 截齿排列图截齿排列图 图图1 7 1 7 图图1 81 8所示所示 截齿排列特点截齿排列特点 n n 螺旋叶片的截齿排列特点 截距较大 在圆周方向上相邻螺旋叶片的截齿排列特点 截距较大 在圆周方向上相邻 截齿的夹角相等 都是零度齿 截齿的夹角相等 都是零度齿 n n 端盘的截齿排列特点 截距小 截齿密度大 多数是正角端盘的截齿排列特点 截距小 截齿密度大 多数是正角 度齿 煤质愈硬 角度愈大 有少数零度齿和负角度齿 度齿 煤质愈硬 角度愈大 有少数零度齿和负角度齿 以减小滚筒的侧向力 以减小滚筒的侧向力 2 螺旋滚筒的参数 1 滚筒的转向 单滚筒采煤机滚筒的转

5、向 向内回转 双滚筒采煤机滚筒的转向 两个滚筒相背转动 2 螺旋叶片 a 螺旋头数 不能太多 也不能太少 一般2 4个 b 螺旋方向 n为了保证螺旋叶片向运输机装煤 而不是向煤壁推煤 滚 筒叶片的螺旋方向应与滚筒转向相适应 站在采空区一侧 看滚筒 右螺旋滚筒应是顺时针方向转动 左螺旋滚筒应 是逆时针方向转动 不论采煤机的牵引方向如何 都必须 保持这个关系 n单滚筒采煤机 右工作面必须使用左螺旋滚筒 而左工作 面必须使用右螺旋滚筒 n双滚筒采煤机 左滚筒为左螺旋 右滚筒为右螺旋 二 牵引机构 对牵引部的基本要求 1 总传动比大 2 总传动比应能在工作过程中随时调节 3 要在电动机转向一定的条件下

6、反向牵引 和停止牵引 4 要有可靠的过载保护性能 5 要有足够的强度 目前采用的有链牵引机构和无链牵引机构两类 1 链牵引机构 链牵引机构的工作方式分为内牵引 常用 和外牵 引 内牵引图1 14所示 1 圆环链 结构如图1 15所示 规格用棒料直径d 和环节距t表示 2 链轮 圆环链链轮的几何形状比较复杂 其形状和制造质量对于链环和链 轮的啮合影响很大 链轮形状设计得不好 就会啃伤链环 加剧链 轮和链环的磨损 或者因为链环不能与轮齿正确啮合而掉链 3 链接头 为了制造和运输方便 圆环链做成适当长度的链段 使用时 再用链接头接成所需要的长度 短链段在没有达到应该报废 的程度以前 可以用链接头接起

7、来使用 所以 链接头是有链牵引的重要部件 链接头的外形尺寸一般不完全与链环的尺寸相同 应根 据链接头的外形尺寸适当修改链轮平环窝槽或立环沟槽的形 状和尺寸 以免发生干涉 为了保证链轮的强度 希望链接 头只作为平环或立环进入链轮 圆环链链段应由奇数个链环 组成 对链接头的基本要求是 外形尺寸与链环相差不多 但 强度不得低于链环 装拆要方便 运行过程中不会自动脱开 链接头的种类 侧卸式链接头 目前国内用得较多 马蹄 凸缘式链接头 锯齿式链接头 插销式链接头 卡块式链接 头 4 牵引链的固定 a 刚性固定 b 弹簧张紧 c 液压张紧 常用 采用液压张紧的原因 牵引链两端刚性固定时 如下图 采煤机从工

8、作面一端 X 0 开始工作之前 要先开动牵引部 把牵引链的松边 拉紧到具有一定的初拉力P0 如果牵引链的总长度是L 采 煤机的牵引阻力是P 包括滚筒的推进阻力 采煤机与运输 机或底板的摩擦阻力和在倾斜工作面时机器重量的分力等 那么开始牵引时牵引链的弹性伸长量为 这里 E和F分别表示牵引链的当量弹性模量和当 量断面积 根据虎克定律 链段的弹性伸长量正比于所 受的拉力和链段长度 而反比于当量弹性模量和当量断 面积 当采煤机在工作面上移动距离 x时 牵引链紧边和松边的拉 力分别为P1和P2 这时牵引链的弹性伸长量为 经整理即得 因为牵引链两端刚性固定 牵引链的弹性伸长量应保持不变 且 由此可见 随着

9、采煤机的向前牵引 牵引链的松边和紧边 拉力都存在不断递增的现象 紧边拉力P1从P0 P增大到 P0 2P 几乎增大了一倍 采煤机到达工作面一端后 在反 向牵引的过程中 也存在同样的情况 采煤机的有效牵引力只 有P 却要按P0 2P选用圆环链和设计牵引部 显然是一个问 题 为了找到解决问题的办法 先要弄清楚拉力递增现象的物 理意义 对于同一根牵引链来说 紧边和松边的当量弹性模量 和当量断面积是相同的 所以 链段单位长度的弹性变形量 即弹性应变 正比于所受的拉力 因而牵引链紧边的应变一定 大于松边的应变 随着采煤机的向前牵引 应变较大的紧边逐 渐向应变较小的松边转移 这些转移入松边的链段因受到的拉

10、 力减小而要缩短 以致引起整条松边的应变和拉力P2逐渐增大 为了保持要求的有效牵引力P 紧边拉力P1也就跟着增大 这就是牵引链拉力递增的原因 因此 只要在采煤机的工作过程中 让牵引链松边的固定 点移动 就可以减缓甚至消除拉力递增的现象 采用弹簧张紧时 设其松边的初拉力为P0 弹簧刚度为C 则开始采煤时 牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量 为 因为 当它离开工作面一端的位移为x时 牵引链和两个弹簧张 紧器的总弹性变形量为 所以 因为1 2EF CL是大于1的数 所以可以减缓拉力递增 C 就是刚性固定的情况 弹簧刚度C越小 拉力递增量就越 小 在弹簧材料的剪切弹性模数和簧丝直径一定的条件下 必

11、须把弹簧做得又粗又大 才能达到较小的弹簧刚度 但是 由 于受到空间条件的限制 弹簧刚度不可能很小 所以用弹簧器 不可能完全消除拉力递增现象 而采用液压张紧器张紧牵引链 可完全消除拉力递增的现 象 液压张紧器如图1 18所示 因此 可得牵引链拉力与采煤机位移的关系 2 无链牵引机构 1 齿轮销轨型 图1 20所示 2 销轮齿条型 图1 21所示 3 强力链轮链轨型 图1 22所示 4 复合齿轮齿条型 图1 23所示 单击此处编辑母版标题样 式 单击此处编辑母版副标题样式 4444 三 传动机构 1 截割部传动机构 采用机械传动 2 牵引部传动装置 1 机械牵引 2 液压牵引 3 电牵引 四 基本

12、参数 1 生产率 2 采高 H 3 截深B 0 5 1米 4 牵引速度 q 5 截割速度 j 6 牵引力 7 装机功率 1 2 单滚筒采煤机 一 1MGD200型单滚筒采煤机 一 概述 1 用途与适用条件 与SGB 630 220型刮板输送机 DZ型单体液压支柱和金 属铰接顶梁配套组成高档普采机组 用于开采采高1 3m 2 5m 煤质中硬以上的缓倾斜煤层 2 主要组成 电动机 牵引部 固定减速器 摇臂 螺旋滚筒和底托架等 3 主要技术特征 4 总传动系统 1 截割部传动系统 电动机 齿轮联轴器 Z14 Z15 调高泵 固定减速器 两级减速 花键离合器 Z13 锥齿 Z1 Z2 圆柱齿轮 Z3

13、Z4 摇臂减速器 两级 减速 带有惰轮的Z5 Z6 Z7 Z7 Z8 Z9 行星齿轮 Z10 Z11 Z12 其中Z13为离合花键齿轮 它可控制滚筒 转动或停止 Z3 Z4为换速齿轮 备有两对 可使滚筒获得 两种转速 2 牵引部传动系统 齿轮联轴器 Z 5 Z 4 辅助油泵 Z 6 Z 7 主液压泵 主马 达 圆柱齿轮 Z 8 Z 9 行星齿轮 Z 10 Z 11 Z 12 主链轮 二 截割部 截割部由固定减速器 摇臂减速器 螺旋滚筒和液压调高 装置等部分组成 1 固定减速器 图1 28 2 摇臂减速器 图1 29 3 滚筒与截齿 1 滚筒 图1 30 2 截齿 4 液压调高系统与液压元件 1

14、 液压调高系统 a 组成的基本回路 换向回路 锁紧回路 安全保护回路 卸荷回路等 b 工作原理 2 主要液压元件 a 调高泵 固定缸体斜盘型柱塞泵 b 其它液压元件 三 牵引部 由减速器 液压 机械 和链牵引机构组成 1 液压系统与液压元件 1 液压系统 牵引部液压系统 图1 38所示 它由主油路系统 调速 系统和保护系统组成 1 主油路系统 主油路系统由主油路 补油回路和热交换回路组成 A 主油路 闭式系统 采用变量泵 定量马达的容积调速方式 B 补油回路和热交换回路 闭式系统的散热条件差 为了进行冷却 防止温升过高 同时也为了弥补不可避免的泄漏 使主回路建立所需背压 必须设置补油和热交换回

15、路 补油回路 油池 粗过滤器14 辅助油泵11 精过滤器9 单向阀2或3 主液压泵吸油侧 热交换回路 由整流阀4 低压溢流阀6和冷却器13组成 其工作原理 冷却器下面的单向阀16可防止更换冷却器时向外漏油 注意 1 为了保证补油和热交换的正常进行 补油单向阀应该靠近 主油泵 而整流阀应该靠近马达 2 低压安全阀的整定压力应该比低压溢流阀的整定压力略高 至少高0 2 0 3Pa 3 为了保证油质 以免主回路和控制回路被污染 补油应有 可靠的过滤措施 2 调速换向系统 用于调节牵引速度和改变牵引方向 它由手把操作机构和主 液压泵伺服变量机构组成 a 手把操作机构 组成 旋钮26 螺旋副25 b 工

16、作原理 伺服变量机构 组成 调速套24 伺服阀22 差动杠杆23 变量液压缸21 工作原理 3 保护系统 保护系统包括双重压力过载保护 低压失压保护 电动机功 率过载保护和主液压泵自动回零等油路 a 双重压力过载保护油路 组成 压力调速阀19 失压控制阀20 高压安全阀5 工作原理 b 失压保护回路 组成 失压控制阀20 工作原理 c 电动机功率保护回路 组成 电磁阀27 失压控制阀20 工作原理 以上三种保护都是通过失压控制阀20起作用的 并且在保护 发生时 都是依靠给定速度时变量液压缸中被压缩弹簧的释放 而获得减速直至停牵引的效果 d 液压泵自动回零保护油路 组成 电磁阀27 失压控制阀20 工作原理 e 系统的充油和排气 采煤机长时间不工作时 管路可能进入空气 更换液压油或管 路后可能造成空气进入系统 系统中混入空气将会产生振动和 噪声 从而影响液压元件的性能和可靠性 为了排除混入系统 的空气 可以用手压泵14 图1 37 来充油排气 在充油过 程中 必须松开主油路上的排气塞 直至充油压力达到0 2 0 3Mpa 才可将排气塞拧紧 结束充油过程 2 液压元件 2 机械传动结构 四