现代滚筒式采煤机的发展动态_续_

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1、? ? 年第! 期煤矿机械 ? 弓 、甚、 护, # 、, 、 专题综述 、一、 、砚 、, %卜 现代滚筒式采煤机的发展动态 ? 日本 “特洛依马” 型采煤 机&交流变频电牵引在澳大利亚使用班产 超过. 。但在我 国推广 , 目前尚需努力 , 首先是电牵引技术涉及集成电路 、 计算机智 能元件及大劝率半导体器件等高技术?我国 煤炭系统的制造 、 使用 、 维修部门一时尚难 以达到这样高的技术标准 , 要有一个学习和 提高的过程,另外制造成本较高 , 还需要电 子行业的配合攻关 , 才可能得以顺利推广 。 = 牵引机构的完善 无链牵引机构 自七十年代初间世以来 , 近= 年内出现了十余类型式

2、, 经过世界各国 煤矿反复实践 , 逐渐淘汰 、 筛选 、 完善 , 目 前得到普及应用的主要有三种 , 即 &? 销轮一齿轨式 其代表是5 6 6 公司的4 6 4 型。 &= 齿轨一销轨式 其代表是1 #26 公 司 的 卧式销轨型 及波兰的立式销轨型 。 &+ 链轮一固定链式 其代表是 公司的7 型。 近几年来又出现了一 些新 型 式 , 如 5 。 。公司于? ? / 9年开发成功 的 “履 带 式 ” 无链牵引机构 。 五 、 滚筒机构 滚筒承担着落煤 、 装煤及灭尘三大功 能 , 对采煤机起到极其重要的作用 , 世界各 国均对此作了大量的研究及开发 。 ? 。 滚筒参数的改进 欧洲

3、国家&英 、 法 、 德等根据多年实 践认为 对于重 型采煤机来说 , 在截齿线速 度为= ?+ ! 之间 , 采用一条 截线一个 截齿的布置 , 截线距= ! ! , 螺旋升角 为 = = ? 。, + 头螺旋滚筒 , 能取得较满意的 效果 , 即刀齿数较少 , 产生粉尘量少 , 截割 比能耗较低 , 截割负荷波动较平稳 , 装煤效 果好 , 为 了使滚筒在各种情况下都能获得较 好的功能 , 英国 、 西德等国先后 运用5 7 技术进行滚筒优化设计 , 使滚筒的功能得以 进一步完善 。 对于滚筒的直径和截深 , 近年来有加大 的趋势 , 但各国 的睛况有所不同 , 其中酉德 煤 矿机械 ?

4、? 年第!期 的变化较明显 。 七十年代 , 其滚筒截深9 0 以上为/ 。以内? ? !0左右的滚筒直径在 ?: 6 以内多而 到八十年代中期 , 其截深 !0 以上 为/ 一? , 直径则 : 0 为 已? : 一? ? 二。 , +!0为 # ? 6 以上的 。 大直径 , 大截深 滚筒占了绝 对多数 , 而且对 于大功率采煤机已采用直径= + , 截深 ) 的大型 滚筒 。 美国的()公司 的前期 产品, 、 ,型 采煤机滚筒直径为? ! ? 66 , 截深9 := , 而近期产品+, 则 滚筒直径为 + ,。?, 截深 。 = 截齿 目前各国广泛使用的截齿主要仍是径向 式 、 切向式

5、 、 半切向式及点截式 . 种 。 在英 国径向截齿应 用占/ 0 , 而在美国则点截式 较普遍 , 因其相对价格较低 。 据英国统计 , 通常截齿费用为 ! 便士吨煤 , 截硬煤时 可 能升至 英磅吨煤 , 而如果这时将切向 齿 换成点截式齿 , 则费用可显著降低&例如由 ? !英磅吨煤降至? ! 便士吨煤 。 截齿使 用寿命对产量 影响很大 , 为了提高截齿使用 寿命采取了一 系列措施 。 例如苏联曾采用激 光处理截齿尖以增加耐磨性 , 西德及法 国研 究使用多晶金刚石& 7 、 超硬陶瓷 、 氧 化铝 、 氮 化 硅及氧化 硼等超 硬材料来取 代现 有的 碳化钨合金 。 另外 , 英 、

6、 美 、 日等国也 都在试验用高压水射流冷却截煤时产生的摩 擦火花 。 美国最近声称 采 用? / ? # “ 及 ?。 ? # 。 的高压细射流喷水可使刀齿 寿命 延长一倍 , 并且粉尘率比用+. ? # 及 ?吃打。# 的低压喷雾 时的粉尘率降底/毗 ? 另外 , 美国的实验室试验证明 , 在刀尖切割 速度为+ 9 #时, 有高压细射流状 况 下 齿尖温度将由原来无高压 细射流时的 +! 下降至? = “, 因而延长寿命 , 效果显著 。 + 。 新截割技术的开发 &盘形刀具的试用这是由西德沙 勃惠克和克鲁门纳公司研制的 , 原理是用可 自转锥盘形刀具与普通刀齿混合焊装在滚筒 上 , 锥盘

7、刀具将普通刀齿间残 留的煤柱挤裂 折断 , 这种方法可减少能耗 , 降低粉尘 , 改 善装煤效果 。 &=随机高压细射流辅助切割系统 该系统是由英国 米诺维辛 公司开 发的 1 #, , 系统 。 该系统于? ?! :年 :月 至?/9年 ? 月在英国鲍尔 肖弗矿首次工业性 试验 , 经 : 个月的井下试验 &每日三班 作 业未发生故障 , 效果显著 。 高压水辅助截 割量达 到? / ?0 ? 总能耗比普通机械截割 下降: .0 ? 截齿寿命提高? ? 一= 倍 ? 整机 振动明显降低 , 而且由于低压水通过行星轮 系统 , 使其温度降低 , 整个齿轮传动系统工 况改善 , 耗水量降低而灭尘

8、效果良好, 噪音 降低 , 司 机位置处降低 ? , 离滚筒 处 降低 。 在整个试验结束后对机器进行拆 检 , 发现减速器及泵内所有轴承 、 齿轮 、 柱 塞及缸体均无明显磨损 , 其尺寸均仍在原公 差范围内 , 由于有明显效果 , 英国煤炭局已 决定推广 , 西德 、 美国对此也甚感兴趣 。 . 高效降尘滚筒 由于机械化采煤的全面普及和工作面产 量大幅度增 长 , 工作面内煤尘生成量也 急剧 增加 , 因而先进采煤国家对工作面降尘给予 极大的关注 , 对采煤机的降尘功能作了大量 的改进 和探索 首先是降低滚筒的转速 , 加 大截齿的长度和刚性 , 配合快速强力牵引以 加大块煤产出率并减少粉

9、尘的产生 , 其次是 合理 选择 滚筒参数 。 例如叶片螺旋角及叶片 外缘直径 与轮毅直 径比例的合理选择 , 减少 煤块在叶片间的二次破碎 ? 第三是选用合理 的喷嘴型式 、 水压及水量 , 进行内外喷雾灭 尘 ? 第四是探索使用高压 细射流辅助切割的 同时 , 也获得了降低粉尘的效果? 第五是近 年来发展起来的利用高压水引射原理来集尘 降尘 , 同时又 可将新鲜空气流引入滚筒截割 区,以稀释瓦斯 , 防止截齿截割时因摩擦产 ? 年第! 期 煤矿机械 + 生火花引燃 , 以这种原 理设计的滚筒最初由 英国煤炭局的研究院研究成功 , 称 “ 文丘里装置 ” , 后来又在此基础上发展而出 现 了

10、 “ 7通风滚筒 ”。 “ 文丘里装置 ” 位于滚筒中心主轴芯部 , 只有一个引射口 , 而新的 “ 7通风滚筒 ” 有 ? ? = 个 引射 口 , 均匀分布在滚筒轮毅上 。 “ 7 通风 滚筒 ” 也有人称之为 “抽尘 滚筒 ” , 它需要 的水压为? 。, 水量为 :6, # 。 据 英 国煤炭局有关资料 , 其灭尘效果为比普通喷 雾滚筒的空气中粉尘减少! + / 0 。 因此 , 这种滚筒推广很快 ? ?/ !年 , 英国仅有? !个 这类滚筒在使用 , 到? ?/ 9年, 已增加到/ !个 滚筒在! .个工作面 中投入使用 , 几乎 占全英 国工作面 的= 0 。 五 、 采煤机 的

11、自动化 及遥控技术的发 展 到七 十年代末 , 欧美等先进 国家的采煤 机已普遍采用功率 自动控 制系统及无线电遥 控技术 。 近? 余年内 , 为了满足煤矿高产 、 高效及现代 化管理的要求 , 采煤机的自动化 及遥控技术又有了明显的进展 。 ? 采煤机的状态监控 &4 及故 障 自我诊断系统的开发 该系统是及时了解机器的运转状况 , 以 便操作人员在必要时调整运行参数 , 保证设 备在最佳状态下作业 , 并能确切地了解机器 内部各主要部位的状态以便合理安排保养或 维修 , 这样既能防止元部件状况 恶化发展 , 又可节省维修时间及费用 。 丫旦采煤机发生 意外故障 , 由于有故障诊断系统 ,

12、 机器能立 刻指示故障部位及性质 , 帮助工人迅 速 处 理 , 可大大缩短停机时间 , 提高机器利 用 率 。 由于具有上述优点 , 英 、 法 、美、 日等国 的采煤机目前均已装有这类系统 , 并收到良 好效果 。 = 采煤机在工作面工作时的自我导 向 这主要指采煤机在实现恒功率调节牵引 速度的基础上实现根据煤层变化自动调节采 高及机身倾斜 。 在这方 面 , 七十年代末期各国 作了大量的探索 , 其关键是煤岩识别传感器 的研制 。 英国在利 用岩石 的天然 丫射线 放 射 性比煤高几倍的原理制成/ ?型天然 射线煤 厚指示器 , 获得井下试验成功 。 并在此基础 上研制出9 系统采煤机自

13、动导向 , 随后 又 发展成# 。系统, 在煤矿生产中推广 。 这 种煤厚指示仪器 受 到一定限制 , 因为并不是 所礁以纂 矿的围岩都有天 然放射性 的 , 而且 放射强度的差别也较大 。 日本对此作了不 同的尝试 , 三井三 池公 司? ?/=年在研究工作面 支架 自动化控制的同 时 , 开始了装有运行参数监视及遥控系统的 自动导向采煤机的研制 , 称 “ 自动采煤机 王 号 ” 及 “ 自动采煤机 = 号 ” &配有工业电视 系统 。 三井三池公司在采煤机自动化方面的另 一个方案就是使采煤机带有 自动记忆装置 , 只要工人沿工作面全长操作一个循环 , 机器 内的计算机 系统就 “记住”

14、了沿工作面全长 每一个地段的运行参数 。 此后 各循 环的运行 均由计算机实施控制&包括速度及采高的调 节 。 直到工人发现工作面条件发生 变化 时 , 可再次由人工操纵 , 更新计算机器的 “ 记忆 ” 内容 , 机器又按新的参数运行 , 这 种机器的原 型正在试验中 。 + 采煤机的遥控 目前西欧 、 美 、 日 、 法等国采煤机均已 实现 随机遥控&距离? !一= , 少数产品 已实现顺槽控制 。 ? ? /年 , 法国试验成功在 巴黎地面控制中心操纵. )以外的 洛林 矿区井下采煤机工作 , 这是目前的最高记 录 。 法 国煤炭局所属研究院和沙吉姆公司合 作研制成功用 于工4 采煤机具

15、有运行参 数显示 , 遥控等 功能的 3 一 5 及 3 。一 自动化系统 。 煤矿机械 ? ? ? 年第! 期 弓 、 , 、 、 “、 、 试验 研 究 、尸” 、 、了硫 % 扣 液压伺服控制系统动态特性分析 一功率键合图法 山东矿业学院济南分院 叶俊之罗德 龙 一 、 问题的提出 目前 , 在采煤机牵引部液 压系统中 , 大 多采用阀控缸 液压伺服机构作为油泵的自控 机构 。 过去 , 对于油 泵伺服变量机构的分析 多采用微分方程 、 传递 函数和状态方程等数 学模型 。 由于液压控制系统具有紊流 、 摩 擦 、 阀口重叠 和压力饱和等作用 , 而有时我 们又希望有较大幅度的响应 ,

16、所以线性控制 理论 的应用受到限制 。 对于任何一个液压伺 服系统 , 从实质上来看?它们都是功率转换 和功率传递 系统 。 所以 , 系统的动态响应必 然取决于系统间动态功率交缘 , 传统的建模 方法并未考虑到上述因素 , 而功率键合图则 为我们提供了这样一种有用的建模方法 。 由 功率键合图可以直接写 出适于仿真的状态方 程 , 这就更加符合液压控制系统的实际情 况 。 正 因为如此 , 功率键合图在液压控制系统中 的应用 , 日益受到人们的重视 。 二 、 键合图的基本概念 键合图是用图形方式来描述系统的 , 现 以一个简单的液压 系统为例 , 简要介绍它的 图形符号和意义 。 图 ?& 是一个液 压 系 统 , 图 ?& 则是描述该系统的 功 率键 合 图 。 再根据有关物理定律