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1、 12CM15 10D连续采煤机机械部分 2007年10月 一 连采机概述第一节连续采煤机的发展概况连续采煤机起源于美国 从1949年美国利诺斯公司研制成功第一台连续采煤机以来 已经有半个世纪的时间 现在的连续采煤机 在采掘工艺上已日臻走向成熟 在房柱式采煤 回收边角煤以及长壁开采的煤巷和单产 单进作业领域中 已经得到了广泛的应用 并创造出了前所未有效益 为采煤界所公认 连续采煤机在我国已经有进三十年的发展历史 按照引进时间的先后顺序大致可分为以下两个阶段 第一阶段是指80年代 主要以单机引进为主 目前由于这一批设备多数不配套 且掘进巷道偏小 备件供应困难 维护管理技术跟不上等原因 基本上在生
2、产中不使用了 第二阶段是指90年代 主要以配套引进为主 用于房柱式开采和长壁工作面煤巷掘进 并取得了优异的技术经济指标 连续采煤机一般只适用于煤巷的矩形断面掘进 悬臂式掘进不仅可在煤巷中掘进 而且还可以在普氏系数f 6 8级半煤岩巷中掘进 第二节连续采煤机的基本结构特点按照截割煤层的厚度和软硬程度的不同 将煤层划分为薄煤层 中厚煤层 厚煤层 中等煤层 坚硬煤层和特坚硬煤层六种 连续采煤机的基本结构特点为 1 多电动机独立驱动 这样设计将各机构与其驱动系统分开 构成独立模块式组合件 便于检查 拆运 安装 维护与故障处理 2 横轴式较长的截割滚筒 3 截割滚筒的截齿布置简单 截线距离较大 4 增强
3、截割硬煤和夹矸的能力 5 装运机构的传动布置已经定型化 运输机链条结构都已经达到标准化 6 采用起动扭矩高的直流串激电动机来驱动行走履带机构 7 连续采煤机的主要传动系统大多都是采用电动机为主要的驱动类型 机器的截割机构 装运机构 行走机构多采用电动机经由齿轮减速器来传动 从而提高传动的效率 减少维修工作量 降低事故率 8 液压系统采用了齿轮泵 多液压缸开式系统 液压系统采用了双联齿轮泵 液压缸由主操纵阀直接操纵 有的机型还装有遥控先导装置 实现离机操纵 9 机器的自动控制 检测和安全装置都比较完善 在每个分支回路上均安装了各自的安全溢流阀 在承重的部件升降液压缸上均设置了载荷锁定阀 重要分支
4、回路和阀件上还设有压力检测点 在操作系统中设置可编程序控制器对每步操作程序进行漏电检测 并有VDU显示器自动显示屏知识操作或进行故障点显示 液压系统的承重液压缸还装有机械安全装置 截割 装载 传动系统还设有安全摩擦离合器和扭矩轴 机器上还装有湿式除尘系统和灭火装置等 第三节12CM15 10D连续采煤机主要组成部分该机由截割机构 装载机构 牵引机构 电气系统 液压系统 冷却喷雾除尘系统等组成 12CM15 10D型连续采煤机的基本技术参数 第二章 12CM15 10D连续采煤机机械部分一 截割部1 12CM15 10D连续采煤机截割减速箱的工作原理12CM15 10D型连续采煤机截割机构减速器
5、为三级减速传动 一级直齿传动 二级锥齿传动 三级行星轮传动 总传动比29 6 减速后截割滚筒的转速为49 8r min 截齿齿尖速度为2 92m s 减速器是由两套对称布置的减速装置传动同一根横轴的特殊结构 截割机构减速器每侧由两个减速箱组成 如图所示 截割电机采用纵向布置方式 由电机驱动摩擦离合器 摩擦离合器将动力传给扭矩轴 扭矩轴将动力传给一级减速箱 扭矩轴里侧的外花键插入轴齿轮的内花键孔中 该齿轮的两端各装有一盘调心滚子轴承支撑在箱体上 通过一根细长的传动轴将动力传给二级减速箱的小直齿圆锥齿轮 从动齿轮与传动轴为花键联接 传动轴另一端为三角形 与二级减速箱的小直齿圆锥齿轮联接 小直齿圆锥
6、齿轮由两盘调心滚子轴承支撑在二级减速箱箱体上 大直齿圆锥齿轮以花键联接方式驱动一个套装在横轴上的空心轴齿圈 空心轴齿圈作为下一级行星减速机构的太阳轮驱动行星减速机构 行星减速机构有四个行星轮 每个行星轮由两盘圆柱滚子轴承支撑在行星轮架上 行星轮架与横轴为花键联结 横轴与行星轮架同步转动 在横轴两端和中间装着筒形铸钢轮毂 为花键联接方式 由轮毂驱动左 右和中间滚筒转动 2 12CM15 10D连续采煤机截割减速箱的组装工艺 3 截割机构在传递功率的过程中 采用了哪些机械保护装置 它们是如何传递功率的 截割机构在传递功率的过程中 采用了两种机械保护装置 即摩擦离合器和扭矩轴 电动机轴均为空心轴 空
7、心轴外端以外花键与摩擦离合器输入装置相联接 摩擦离合器的输出装置以内花键与扭矩轴一端联接 扭矩轴的另一端则穿过电动机的空心轴并以外花键与减速器齿轮联接 电动机通过摩擦离合器 扭矩轴将动力传至减速器 4 摩擦离合器的结构与工作原理 摩擦离合器属于截割机构机械安全保护装置的一个组件 在每一台截割电机所在的传动系统中都进行了安装 通过它将动力传递给截割滚筒的同时 起机械过载保护的作用 摩擦离合器的结构如图所示 它由输入装置 输出装置 弹簧螺栓组件 摩擦片 压力盘 磨损指示杆 轴承 压力盘 密封等组成 摩擦离合器的输入装置的内花键与电机轴外端的外花键连接 动力由此输入 输出装置的内孔花键与扭矩轴外端外
8、孔花键连接 动力由此输入 输出装 置两侧端面有摩擦片 弹簧装置 即摩擦片压紧在输入 输出装置和压力盘的法兰端面之间 形成摩擦力矩 实现动力传送或过载保护 当外力矩 即截割滚筒截割煤岩产生的外力构成的阻力矩 小于摩擦离合器调定的摩擦力矩时 离合器将电动机的动力传送至减速器 输出的摩擦盘处于无滑差的正常动力传递状态 当外力矩大于摩擦离合器调定的摩擦力矩时 输出摩擦片打滑 截割机构停止工作 起到机械保护作用 当外力矩再次低于调定的摩擦力矩时 离合器停止打滑 恢复正常的动力传递 摩擦离合器的调整和装配 它共有弹簧螺栓16条 其中 头部涂红色的 R 8条 头部涂银色的 R 8条 要按图示的颜色代码的位置
9、相间布置红色和银色的弹簧螺栓 每条弹簧螺栓的额定紧固力矩为150NM 以确保弹簧力一致 磨损指示杆有两条 对成装在输入装置和压力盘销孔内 它用来指示摩擦片的磨损程度 随着摩擦离合器过载打滑 摩擦片要逐渐磨损 厚度减薄 压力盘在弹簧螺杆的弹力作用下将按图示左移 反映到输入装置与压力盘法兰之间的间隙也会同时减少 摩擦片磨损越严重 左移两越大 间隙也越来越小 当磨损指示杆与压力盘右侧端面齐平时 说明该摩擦盘以到达使用寿命应及时更换新件 可磨损量为2 3MM 5 扭矩轴的结构与工作原理扭矩轴是截割机构传动系统的另一个机械安全保护装置 我们知道 摩擦离合器安装在电动机外侧 以便于维修拆装 这种安装在检查
10、或拆装离合器时 无需移动电动机即可顺利完成 为了实现摩擦离合器输出装置与减速器之间的动力传送 采用了扭矩轴两端为外花键 里端外花键与减速器齿轮联接 外端外花键与摩擦离合器输出装置内花键联接 在连接摩擦离合器一端的花键里侧有一细颈的轴槽 在过载断裂的时候 断口应该发生在这里 当外力矩低于扭矩轴细颈处的抗扭强度时 扭矩轴传送动力 电动机驱动截割机构正常工作 反之 当外力矩大于细颈处抗扭强度时 扭矩轴在细颈处扭断 与扭断的扭矩轴相连的一侧电动机空转 停止驱动截割机构 扭矩轴与摩擦离合器均能在传送动力的同时起截割机构过载保护作用 一般情况而言 摩擦离合器要先于扭矩轴动作 起过载保护作用 但当扭矩轴长期
11、使用出现疲劳或过大的外力矩突然加载 如截割到坚硬的岩石 若摩擦片打滑动作滞后 扭矩轴也可能先于摩擦离合器动作而被扭断 此外 当一侧电动机扭矩轴扭断的同时 另一侧扭矩轴必定已承受了很高的压力 使用寿命会缩短 此时如果只更换损坏一侧的扭矩轴 则会导致两侧扭矩轴交替损坏 所以最好同时更换两 侧的扭矩轴 实际使用表明 这种机构过载保护装置在外力矩过大的情况下 摩擦离合器动作比较频繁 而扭断扭矩轴的过载保护是不会经常发生的 6 12CM15 10D型连采机截割滚筒的截齿分布情况12CM15 10D型连续采煤机截割滚筒的直径1120mm 左滚筒 右滚筒的宽度各为830mm 中间滚筒的宽度为1220mm 左
12、右滚筒的螺旋叶片各有两条 旋向相反 左滚筒为右螺旋 右滚筒为左螺旋 目的是使左右滚筒割落的煤炭在螺旋叶片作用下沿轴线方向向中部推移 直接落入下方装煤铲板的中间 由运输机运走 中间滚筒的螺旋叶片共4条 对称分布 旋向不同 左一半滚筒为右螺旋 右一半滚筒为左螺旋 截齿的分布如图所示 左滚筒与右滚筒的截齿相互对称分布 每个滚筒分布有16个截齿 每条螺旋叶片分布有8个截齿 等截距分布 中间滚筒对称分布27个截齿 分布在4条螺旋叶片上 左右滚筒的截齿分布 中间滚筒的截齿分布 二 装载部1 12CM15 10D连采机装运机构的构成与工作原理12CM15 10D连采机的装运机构由装载机构与运输机两大部分组成
13、 其动力部分是共用的 该型连采机采用三星爬爪圆盘式装载机构和单链刮板运输机机构 共用2台电机和2个减速器驱动 装载机构由电机 减速器 三星爪装置 铲板 铲板液压缸等组成 运输机由链轮 链条 刮板 溜槽 机尾滚筒 涨紧装置以及机尾升降油缸 摆动油缸等组成 工作时 三星爬爪装置将截落的煤收集至单链运输机并运送至机后卸载 装煤铲板在2个液压油缸的作用下可以升降 以适应装载条件或行走时底板的起伏变化 运输机机尾在升降 摆动油缸的作用下上下升降或左右摆动 以调整卸载时的高度和位置 2 12CM15 10D型连采机装载机构减速器的工作原理连采机的装运机构两个减速箱与两个电机分别安装在铲板左 右侧的机架内
14、两个减速器因旋转方向的不同有左右之分 电机是通用的 不分左右 用电源的不同接线来达到旋转方向不同的目的 两个电机对称横装 便于拆装和维护检修 电动机为三相交流水冷式 45KW 1050V 1450r min 电机的空心轴内安装扭矩轴 其作用与截割机构电动机的扭矩轴相同 结构类似 减速器为四级传动 电机扭矩轴经一级直齿圆锥齿轮 二级行星轮 三级直齿轮和四级直齿圆锥齿轮减速后 同时驱动左右爬爪圆盘和运输机主轴旋转 输出轴驱动经花键套驱动运输机链轮主轴旋转 主轴同时也由另一侧的电动机与减速器同步驱动 装运机构的减速器箱体由三段组成 彼此用螺栓联结 均为铸件 减速器总传动比为27 14 装载圆盘转速5
15、0r min 运输机链速为2 24m min 3 12CM15 10D型连采机装载机构减速器的组装工艺 4 圆盘三星爬爪装载机构的工作原理 装载机构采用三星爬爪圆盘式 也可称星轮装载机构 它由驱动圆盘和安装在驱动圆盘上的星轮装载臂组成 圆盘由减速器的大圆锥齿轮驱动 左右圆盘旋向相反 左侧顺时针 右侧逆时针 物料由装煤铲板前端饶外侧落入运输机 这种装置装载能力较大 且加工工艺较为简单 零件少 工作平稳 冲击负荷小 故维修工作量小 便于维护 圆盘三星爬爪装载机构是一种典型的曲柄摇杆机构 爬爪装置由圆盘 扒杆 连杆 摇杆以及铰轴 轴承等组成 圆盘 相当于曲柄 由减速器的V轴大圆锥齿轮驱动 扒杆的扒爪
16、采用主副双爪 双爪爪尖的运动轨迹相互衔接 5 运输机的结构和工作原理 连采机的运输机位于机器的中心轴线上 是一部单链刮板运输机 它由主轴 链轮 溜槽 刮板 链条 尾轮 涨紧装置 机尾摆动油缸 升降液压油缸等组成 动力由减速器输出轴的小圆锥齿轮经花键轴套传送至主轴 主轴的四齿链轮带动链子和刮板 实现煤的运输 溜槽由前后两部分组成 前面部分在装煤铲板上 后面部分又分为前后两段 前段溜槽的一端以绞轴与装煤铲板铰接 在两个升降油缸作用下溜槽可绕铰接轴上下升降 另一端以铰接与后段溜槽铰接 在摆动油缸作用下后段溜槽可饶轴水平摆动 运输机机尾水平摆角为正负45度 卸载高度范围为781 2068mm 刮板间距330mm 宽762mm 机头链轮结构如图所示 链轮轴是中间带孔 两端有花键的构件 花键轴右端为内花键 它由减速器的圆锥轴齿轮的外花键短轴相联结 链轮组装图 运输机尾部尾轮是由滚轮 轴承 密封及其轴等组成 轴两端有两个注油孔 尾轮组装图 三 行走部 1 行走机构的结构与工作原理 如图所示 它由直流电机 减速器 链轮 履带 主机架 履带涨紧装置等组成 左右两侧履带驱动装置及履带结构完全相同 而且互相
