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1、教 案 附 页采煤机械是具有落煤、破煤、碎煤及装煤等全部或部分功能的工作面机械的总称。它包括滚筒采煤机和刨煤机两大类。机械化采煤：普通机械化采煤（普采）、综合机械化采煤（综采）、高产高效综采。普采：单或双滚筒采煤机、刮板机、金属磨擦支柱和金属铰接顶梁。高挡普采：单或双滚筒采煤机、刮板机、单体液压支柱和金属顶梁。综采：是指采煤工作面的落煤、装煤、运煤、支护及顶板管理基本上实现了机械化作业。采煤机、刮板机、液压支架，割过1520m后，液压支架将刮板机推向煤壁。高产高效综采：采煤机、刮板机、液压支架“三机”配套，从几何尺寸、性能、能力、寿命及环节都相匹配。1 滚筒采煤机滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作
2、机构的采煤机械，当滚简旋转截入煤壁时，利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入刮板输送机。滚筒采煤机适应性强，可开采0.75m厚度范围和各种倾角的煤层，在煤层硬度为中硬及中硬以上或有较软的夹石层的工作面均可使用。一、滚筒采煤机类型1.按滚筒数不同，滚筒采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。单滚筒采煤机机身较短，质量较轻，但自开切口性能较差，适用于地质条件比较复杂不能进行综采的上些普采工作面；双滚筒采煤机调高范围大，生产效率高，可自开切口，适用范围广。2.按煤层厚度不同，滚筒采煤机可分为厚煤层采煤机(采高大于3.5m)、中厚煤层采煤机(采高l.33.5m)和薄煤
3、层采煤机(采高小于l.3m)。3.按牵引控制方式不同，滚筒采煤机可分为机械牵引采煤机、液压牵引采煤机和电牵引采煤机。4.按使用煤层条件不同，滚筒采煤机可分为缓倾斜煤层采煤机、倾斜煤层采煤机和急倾斜煤层采煤机。二、滚筒采煤机的组成及作用滚筒式采煤机主要由电动部、截割部、牵引部以及辅助装置等部分组成，如图所示。1.电动部包括电动机和电气控制箱(简称电控箱)，既是采煤机的动力源、又具有控制和保护的作用。电动机通过两端输出轴分别驱动截割部和牵引部。MG300系列采煤机，电气设备主要由中间箱、主电动机（矿用隔爆型交流异步鼠笼电动机）、电磁阀箱、隔离开关和监控设备等组成，隔爆兼本质安全型，机外传感器和控制
4、件为本质安全型。借助于真空磁力起动器的本质安全先导回路，可对采煤机进行下列控制：采煤机的启动和停止（启动为手动控制）、输送机停止控制、主电动机或主副电动机的恒功率控制（为自动控制）、采煤机牵引方向控制和左右截割滚筒的调高控制。MG420/965AWD型交流变频电牵引采煤机电气系统控制及保护原理：电动机1350C和1550C两挡热保护：当任何一台电机温度达1350C时，系统将截割电动机电流保护整定降低30%，任一台电机温度达1550C时，PLC输出信号将采煤机控制回路切断，使整机停电。恒功率自动控制：当任一台电动机超载P110%Pe时，发出减速信号，直至电动机退出超载区域；当2台电动机都欠载P9
5、0%Pe时，牵引速度会自动增加（最大至给定速度）重载反牵控制：当任一截割电动机负荷大于130%Pe时，通过PLC的反牵定时电路使采煤机以给定速度反向牵引一段时间后，再继续向前牵引，若反牵阶段结束后，截割电动机负荷仍大于130%Pe，系统将断电停机。牵引电动机负荷控制：当左右牵引电机负载悬殊时，PLC发出信号，由两变频器分别调整两电机速度，从面使两电机负荷基本平衡；当任一台电机超载I110%Ie时，PLC发出减速信号降低牵引速度，直到电机退出超载区域；当左右电机都欠载I90%Ie时，牵引速度自动增加（最大至给定速度）；当牵引电机严重超载I150%Ie且持续时间超过3s时，PLC输出信号将使牵引启
6、动回路断开，停止牵引。MG300系列采煤机电气保护还有：辅助泵失压保护：当牵引部辅助油路压力低于整定值1.5MPa时，就会自动断电停机,并有32s红色延时显示。牵引超速保护：当采煤机的牵引平均速度大于10m/min，并延续2s以上时,主电动机就会自动断电并制动停机，实现保护,同时有32s红色闪光显示。左右行走箱上行走轮的差速保护：当左右行走箱任意二只行走轮的速度差大于2m/min,且延续2s以上时，主电动机就会自动断电，并抱闸实现停机保护, 并有32s红色闪光显示。牵引过零保护：牵引过零时，松闸电磁铁失电，抱闸停止牵引，黄色松闸显示灯熄灭。 双滚筒采煤机1电动机；2牵引部；3牵引链；4机头减速
7、箱；5滚筒；6摇臂；7弧形挡煤板；8底托架；9滑靴；l0摇臂调高液压缸；11机身调斜液压缸；l2拖缆装置：l3电气控制箱2.截割部是采煤机的工作机构及其驱动装置的总称。它由固定减速箱、摇臂、截割滚筒、挡煤板、调高液压系统等部件组成。有的还配有破碎滚筒。截割部内设有润滑系统、冷却与喷雾系统和过载保护装置。作用是实现落煤和装煤。特点：截割部分左右2个，对称布置在机身的两端，2个截割部除滚筒转向相反外，其余结构相同；截割电机多采用四级电机，通常转速为1470r/min左右，而滚筒的转速根据不同的滚筒直径通常在3050r/min，相应的截割速度为35m/s；在电机与滚筒之间的传动装置中都设有1个专门的
8、截割离合器，采煤机检修或做其他试验时，需打开离合器，使滚筒停止转动，以确保作业人员的安全。（滚筒直径：指截齿齿尖处的截割圆直径，大小取决于煤层的采高和采煤机的型式a薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机，滚筒直径应为煤层最小厚度减去0.10.3m；b对于摇臂调高的双滚筒采煤机，滚筒直径一般略大于最大采高的一半；c对于底托架调高的双滚筒采煤机，由于调高范围很小，滚筒直径一般稍小于最小采高；d对于中厚煤层的单滚筒采煤机，滚筒直径应为最大采高的0.50.6倍。滚筒宽度：是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，也称理论截深。截深在1m以内，可获得较好的截煤效果，目前滚筒宽度一般为0.60.8m，最
9、常用的为0.6m，煤层薄可采用较大的滚筒宽度0.81m，煤层厚可采用较小的滚筒宽度，可提高每刀的产量。滚筒螺旋叶片的外径圆升角一般在80240范围内，螺旋叶片升角的大小直接影响装煤效果的好坏，升角越大，排煤的能力越大，但过大将使煤抛出很远，升角过小，排煤能力不够，煤在螺旋叶片内循环而造成重复破碎，降低了煤的块度，增大了能量消耗。目前双滚筒采煤机采用24头螺旋叶片的滚筒，螺旋滚筒的螺旋方向有左旋和右旋之分，前面可见部分的螺旋线从右上方到左下方时，为右旋；若从左上方到右下方，则为左螺旋。滚筒的排煤方向是由里向外的，从采空区侧看左截割滚筒左螺旋，右截割滚筒右螺旋，方能实现好的装煤效果。滚筒的转速：对
10、于一定直径的滚筒，当牵引速度一定时，滚筒转速越高，切削量就越小，煤的块度就越小，产生的煤粉量增大，单位能耗增加。转速与装煤能力关系较大，要求滚筒的装煤能力要大于落煤能力，一般滚筒转速均定为3050r/min，相应的截割速度为35m/s。滚筒的转向：双滚筒采煤机滚筒的旋转方向，有向外相对转动和向内相对转动两种方式，多数采煤机采用向外对转的方式，煤尘少，碎煤不易抛出伤人，向外对转时，左滚筒左螺旋，右滚筒左螺旋。顺转：转向与牵引方向相同，大部分煤被螺旋叶片从滚筒轮毂下面带到滚筒后面，挡煤板把煤挡住，自然堆积，顺转时，煤在装载过程中二次破碎较严重，装煤能耗较大。逆转：转向与牵引方向相反，截落的煤不断被
11、螺旋叶片向工作面输送机推进，大部分煤堆积在滚筒前半部）3.牵引部利用电动机传递的动力使采煤机沿工作面往复运动，实现连续割煤。它包括牵引传动装置和牵引机构两部分。传动装置的功用主要是传递（转换）能量。是将采煤机电动机的能量（转速和转矩）传到主动链轮或驱动轮上并实现调速和换向，以使采煤机适应在不同的地质条件下工作。按传动类型分：机械牵引、液压牵引、电牵引三类。牵引机构是移动采煤机的执行机构，牵引采煤机沿工作面上下运行，分有链牵引、钢丝绳和无链牵引。4.辅助装置主要起各种辅助作用，如支撑、导向、冷却、喷雾降尘、调高、防滑等。它包括挡煤板、底托架、电缆拖移装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。底
12、托架：基座与刮板机活动联接，并有支撑采煤机并使采煤机沿输送机滑动的功能。主要由左右托架、导向滑靴、滚筒调高油缸和楔铁紧定装置组成。底托架的滑靴是采煤机的支撑件，位于托架下部，导向滑靴位于采空区侧。冷却喷雾系统：主要作用是冷却（截割、牵引、泵站）电动机，内外喷雾相结合除尘。规程规定：必须安设内外喷雾装置，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，如果内喷雾不正常，外喷雾压力不得小于4MPa，无水或喷雾装置损坏时必须停机。调高油缸：是双作用油缸，安装在机体与摇臂的下方，调整摇臂升高和降低的角度。滚筒的高度变化是通过摇臂的升降和机身的升降实现的，调高油缸是滚筒升降的执行元件。弧形挡
13、煤板：为提高装煤的效率，在滚筒的后面安装弧形挡煤板。三、工作原理 滚筒式采煤机是通过螺旋滚筒上的截齿对煤壁进行切割实现落煤，通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入刮板输送机。单向割煤：采煤机沿工作面全长往返一次只割一刀煤的作业形式。单滚筒采煤机上行割顶部煤及装煤，下行割底部煤及装煤。双向采煤法：沿工作面往返一次进二刀的采煤法。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶部煤，后滚筒割底部煤。进刀：采煤机向垂直煤壁方向推进进入下一个截深的作业。四、采煤机的工作参数1.生产率： t/h理论生产率Qt=60HBVg理论生产率Qt应大于实际生产率。2.采高：采煤机的实际开采高度。煤层厚度不宜超过采煤机最大采高的90
14、%95%，不宜小于采煤机最小采高的110%120%。对于一定直径的滚筒，采高范围是一定的。对于双滚筒采煤机，最大采高一般不超过滚筒直径的2倍。挖底量一般为100300mm。3.截深：截割机构（如滚筒）每次切入煤体内的深度。它决定工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产率的主要因素。截深与煤层厚度、煤层软硬、顶板岩性及支架移架步距有关，薄煤层中，宜用较大的截深（可达0.81.0m）,厚煤层中，宜用较小的截深。液压支架支护时，截深略小于移架步距。单体支柱支护时，金属顶梁的长度应是截深的整倍数。截深一般小于1m，多用0.6m，大功率采煤机可取0.8m左右。4.截割速度：滚筒上截齿齿尖所在圆周
15、的切线速度。决定于截割部传动比、滚筒直径和滚筒转速。对粉尘生成和截齿使用寿命影响较大的是截割速度，一般为3.55.0m/s，少数机型只有2.0m/s左右。滚筒转速在直径2.0m左右的多为2540r/min，直径小于1.0m的可高达80r/min。滚筒转速低，煤的块度大。5.牵引速度：截煤时的运行速度。截煤时，牵引速度高，单位时间内的产煤量越大，但电机的负荷和牵引力也相应增大。选择牵引速度时应考试采煤机的负荷、生产能力，以及运输设备的运输能力。同时还应考试滚筒截齿的最大切削厚度。牵引速度的大小是由主油泵的输出流量和油马达的排量大小决定的。6.牵引力：由外载荷决定，影响牵引力的因素很多，如煤质、采高、牵引速度、工作面倾角、机器自重、导向机构的结构和磨擦系数等。五、滚筒采煤机的进刀方式采煤机沿工作面全长割完一刀煤后，需要使其滚筒进入煤体，即推进一个截深的距离，以便割下是刀煤，这一过程叫进刀。滚筒采煤机的进刀方式主要有推入式、正切式和斜切式等。1.推入式进刀法又称为预开切口式进刀法。其进刀过程为：先利用人工或其他方法预先在工作面两端开好切口，即先把刮板输送机机头或机尾部位的煤开采出来形成切口；当采煤机割煤至工作面端部时，利用推移装置将输送机槽推向煤壁，即把采煤机的滚筒推入煤壁切口；然后采煤机正常割煤。普采工作面单滚筒采煤机时常采用这种进刀方式。2.正切
