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1、第1页本科毕业设计（论文）1 绪论1.1引言全套设计，联系 153893706我国是产煤大国，煤炭也是我国最主要的能源，是保证我国国民经济飞速增长的重要物质基础。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中采掘包括采煤和掘进巷道。随着采煤机械化的发展，采煤机是现在最主要的采煤机械。1.2采煤机的发展概况机械化采煤开始于二十世纪40年代，是随着采煤机械的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，德国生产了刨煤机，使工作面落煤、装煤实现了机械化。但当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以限制了采煤机生产率的提高。50年代初期，英国、德国
2、相继生产出滚筒式采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化技术的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机的适用范围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一代采煤机。60年代是世界综采技术的发展时期，第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整问题，扩大了采煤机的适用范围，特别是1964年第三代采煤机双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口的问题，再加上液压支架和可弯曲输送机的不断完善等等，把综采技术推向了一个新水平，并且在生产中显示了综采机械化采煤的优越性高产、高效、安全和经济。进入70年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，综采设备开始
3、向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。80年代，德国、美国、英国都开发成功各种交、直流电牵引采煤机，同时把计算机控制系统用在采煤机上。并且开始重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应范围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。至此，缓倾斜中厚煤层的综采机械化问题已经基本得到解决，专家开始对实现厚煤层、薄煤层、急倾斜及其它
4、难采煤层开采的综采机械的研发，以适用不同的开采条件。1.3国内电牵引采煤机的技术特点及趋势1.3.1采煤机的技术特点电牵引采煤机已成为国内采煤机的研究重点国内从90年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机将研究重点转向电牵引采煤机;通过交流、直流电牵引采煤机的对比研究，已基本确定以交流变频调速电牵引采煤机为今后电牵引采煤机的发展方向。电牵引替代液压牵引，交流调速代替直流调速已成为国内采煤机的发展方向。装机功率不断增加为了满足高产高效综采工作面快速割煤对采煤机的高强度、高性能需要，不论是厚、中厚煤层还是薄煤层采煤机，其装机功率(包括截割功率和牵引功率)均在不断加大，最大已达1020kW，其中截割电
5、机功率达450k W，牵引电机功率达250kW。牵引速度和牵引力不断增大电牵引采煤机最大牵引速度已达14.5m/min，牵引力已普遍增大到450600kN。电机横向布置总体结构发展迅速近年来，我国基本停止了截割电左尼纵向布置采煤机的研制，新研制的采煤机中已广泛采用了多电机驱动横向布置的总体结构。控制系统日趋完善采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性互换性和集成化等方面已有较大进步；开发了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系统，实现了运行状态的监控、监测功能，以及故障记忆和诊断功能;研制成功井下无线电离机控制并得到推广使用。滚筒截深不断增大目前已由630mm增至800mm，预计今后可
6、能增至1000mm。采煤机的可靠性将成为国产采煤机越来越重要的性能指标随着高产高效矿井的建设和发展，要求采煤工作面逐步达到日产700010000t水平。采煤机及其系统的可靠性将成为影响矿井原煤产量关键因素越来越受到重视，成为中国采煤机越来越重要的综合性能指标。1.3.2采煤机的发展趋势电牵引采煤机经过25年的发展，技术已趋成熟。新一代大功率电牵引采煤机已集中采用了当今世界最先进的科学技术成为具有人工智能的高自动化机电设备代替液压牵引已成必然。技术发展趋势可简要归结如下:电牵引系统向交流变频调速牵引系统发展。结构形式向多电机驱动横向布置发展。监控技术向自动化、智能化、工作面系统控制及远程监控发展
7、。性能参数向大功率、高参数发展。综合性能向高可靠性和高利用率发展。国内电牵引采煤机研制方向与国际发展基本一致经过近15年的研究，已取得较大进展但离国际先进水平特别是在监控技术及可靠性方面尚有较大差距，必须进行大量的技术和试验研究。1.4采煤机类型及组成1.4.1采煤机类型滚筒采煤机的类型很多，可按滚筒数目、行走机构形式、行走驱动装置的调速传动方式、行走部布置位置、机身与工作面输送乳汁机配合导向方式、总体结构布置方式等分类。按滚筒数目分为单滚筒和双滚筒采煤机，其中双滚筒采煤机应用最普遍。按行走机构形式分钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引采煤机。按行走驱动装置的调速方式分机械调速、液压调速和电气调速滚筒
8、采煤机（通常简称机械牵引、液压牵引和电牵引采煤机）。按行走部布置位置分内牵引和外牵引采煤机。按机身与工作面输送机的配合导向方式分骑槽式和爬底板式采煤机。按总体结构布置方式分截割（主）电动机纵向布置在摇臂上的采煤机和截割（主）电动机横向布置在机身上的采煤机、截割电动机横向布置在摇臂上的采煤机。按适用的煤层厚度分厚煤层、中厚煤层和薄煤层采煤机。按适用的煤层倾角分缓斜、大倾角和急斜煤层采煤机。1.4.2采煤机的组成采煤机主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成（如图1.1）。电动机：是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和牵引部。采煤机的电动机都是防爆的，而且通常都采用定
9、子水冷，以缩小电动机的尺寸。牵引部：通过其主动链轮与固定在工作面输送机两端的牵引链3相啮合，使采煤机沿工作面移动，因此，牵引部是采煤机的行走机构。左、右截割部减速箱：将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂5的齿轮，驱动滚筒6旋转。滚筒：是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡煤板7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转180。图1.1 双滚筒采煤机结构示意图底托架：是固定和承托整台采煤机的底架，通过其下部四个滑靴9将采煤机骑在刮板输送机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以
10、保证采煤机的可靠导向。调高油缸：可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。调斜油缸：用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电气控制箱：内部装有各种电控元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。此外，为降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内，并由采煤机拉动在工作面输送机的电缆槽中卷起或展开。1.5采煤机的特性采用多电机驱动、横向布置，交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机。可采中厚煤层中的硬煤。该机装机功率730KW，截割功率2160KW,牵引功率240KW。机面高度900mm，适用于最大采高2.6m（14
11、00滚筒）。1.5.1适用范围该机主要定位适用于倾角的中厚煤层的开采，要求煤层顶板中等稳定，底板起伏不大，不过于松软，煤质硬或中硬，能截割一定的矸石夹层。工作面长度以150200m为宜。煤层中不应有坚硬的或较厚的该类夹杂物，以及落差较大的断层。该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超过2000m、周围介质温度不超过40或低于10、空气湿度不大于95%的情况下可靠地工作，不足以腐蚀和破坏绝缘的气体与导电尘埃的情况下使用。该采煤机适用于与相应的液压支架，各种型号工作面运输机配套，实现综合机械化采煤或放顶煤综采；亦可与相应的工作面运
12、输机、单体液压支柱、长钢梁或金属铰接梁配套实现新高档普采。1.5.2主要技术参数主要技术参数及配套设备：1、适用煤层采高范围（m）：1.12.6；适应煤层倾角（）：35；煤质硬度:中硬以上；2、总体机面高度（mm）：900；3、电机截割电机型号：YBC-160S；额定电压（V）：1140；额定功率（KW）：160牵引电机型号：KCB2-40额定功率（KW）：40额定电压（V）：380额定转速（r.p.m）：10004截割部截割功率（KW）：22160滚筒直径 （mm）：1400；滚筒转速（m/s）：3摇臂摆角（）：上摆30.4、下摆12.8截深（mm）：6005、牵引牵引功率（KW）：240牵
13、引速度(m/min)： 08.2；牵引力（KN）：460；牵引形式：交流变频调速，齿轮销轨式电牵引；6、冷却和喷雾冷却：截割、牵引、调高电机，摇臂水冷，电控箱分别水冷喷雾：内喷雾7、配套工作面刮板输送机型号：730系列8、调高调高泵型号：A2F12R4P1；泵电机型号：YBRB-11；装机功率（KW）：730（其中四个截割电机4160KW，两个牵引电机240KW，一个牵引电机10KW，共计4160240+10）1.5.3主要组成部分及工作原理MG2160/730AWD（1.14kV）型交流电牵引采煤机主要由以下部件组成：（1）左牵引部（2）右牵引部（3）左摇臂（4）右摇臂（5）电控箱（6）变压
14、器箱（7）调高泵箱（8）左行走箱（9）右行走箱（10）机身联接件（11）冷却喷雾系统（12）电气控制和连接件（13）拖缆装置（14）左、右滚筒（15）各部件电动机工作原理及主要结构：采煤机由老塘侧的两个导向滑靴和煤壁侧的两个平滑靴分别支承在工作面刮板运输机销轴和槽帮上。当行走机构的驱动轮转动时，驱动齿轨轮转动，齿轨轮与销轨啮合，采煤机便沿运输机正向或反向牵引移动，滚筒旋转进行落煤和装煤，沿工作面长截割一刀即进尺一个截深。采煤机由左、右牵引部、电控箱、变压器箱、调高泵箱五段组成主机身，该四段主要采用液压拉杠联结，无底托架，机身两端铰接左右摇臂，左、右摇臂的小支臂与调高油缸铰接。两个行走箱左右对称
15、布置在牵引部的老塘侧，由两台40kW电机分别经左右牵引部减速箱驱动实现双向牵引。采用销轨式牵引系统导向滑靴和齿轨轮中心重合骑在运输机销轨上，可保证采煤机不掉道，同时保证齿轨轮和销轨柱销有良好的啮合性能。机身中段为一整体电控箱机壳，变压器组件、变频器组件等电气元部件可分别从老塘侧装入机壳。摇臂采用弯臂结构形式，左右摇臂输出端采用的方形出轴与滚筒联结。滚筒叶片和端盘上装有截齿，滚筒旋转时靠截齿落煤，再通过螺旋叶片将煤输送到工作面刮板运输机上。机器的操作可以在采煤机中部电控箱上或两端左右牵引部上的指令器进行，也可以用无线遥控器控制。采煤机中部可进行开停机、停运输机和牵引调速换向操作，采煤机两端和无线遥控均可进行停机、牵引调速换向和滚筒的调高操作。1.5.4结构特点MG2160/730AWD（1.14kV）型交流电牵引采煤机采用多电机驱动，电机横向布置的总体结构，其结构简单可靠，各大部件之间只有联接关系，没有传动环节，其主要特点如下：（1）所有电机横向装入每个独立的机箱内，为抽屉式型式，各部件均有独立的动力源，各大部件之间无力的传递。（2）变压器组件、两个变频器组件等电气部件分别装入中间变压器箱机壳和电控箱机壳内，电气部件不受力，拆装运
