矿山机械_第一章_采煤机械分解

为了有较好的装煤效果，后滚筒一般定为向上 截煤的旋转方向，而将前滚筒定为向下截煤的旋转 方向；
对于单滚筒采煤机，一般在左工作面用右螺旋 滚筒；而在右工作面用左螺旋滚筒。
右工作面 左工作面
左滚筒为左螺旋， 右滚筒为右螺旋。
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。 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； 双滚筒采煤机：左滚筒为左螺旋，右滚筒为 右螺旋。
1、截齿
（1）对截齿的要求
a．高强度和耐磨性；
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b．合理的几何参数； （2）种类
c．固定可靠；
扁形截齿：
d．拆装方便。
镐形截齿：
扁形截齿的刀体是沿滚筒的半径方向安装的，故常称为 径向截齿。这种截齿适用于截割各种硬度的煤，包括坚硬 煤耗和粘性煤。
镐形截齿的刀体安装方向接近于滚筒的切线，又称为 切向截齿。这种截齿一般在脆性煤耗和节理发达的煤层中 具有较好的截割性能。
（3）锚链使用寿命长，一般可用6个月以上。断链时 弹性小，不易伤人，断链后用连接环连接，十分方便；
经验证明，改进截齿结构，适当加大截齿 长度，增大切屑厚度，可以提高煤的块度并可 降低煤尘。
三、螺旋滚筒
（一）基本结构
在螺旋叶片的顶端及端盘周边上装有许多 截齿。轮毂与滚筒轴固定在一起。滚筒转动时， 截齿截割和剥落煤体，螺旋叶片将碎煤运至滚 筒的采空侧，装入输送机。在叶片上和端盘上 齿座的旁边还装有内喷雾用的喷嘴。
（四）不受滚筒转向的影响
通常滚筒的转向是一定的，因而电动机的转向也是 一定的。然而采煤机的牵引方向是要变化的，所以它 不能受滚筒转向的制约，不应限制牵引部和截煤部的 分别起动与停止。
（五）应有可靠完善的自动调速系统和完善的保护装 置
应根据电动机负荷、牵引力大小来实现自动调速及过 载保护。另外还应设油温、油质保护和防止机器下滑 的保护措施。新一代的采煤机，还应设有自动监测和 故障诊断系统，从而保证采煤机的安全运行。
按牵引方式可分为链牵引和无链牵引； 按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；
按牵引部传动方式可分为机械牵引、液压牵 引和电牵引； 按工作机构位置可分为端头式和侧面式。
二、对采煤机械的一般要求
我国《煤矿安全规程》规定采煤机械必须满足下列要 求：
（1）生产率满足要求。
（2）采煤机工作机构能适应煤层厚度变化而工作； 牵引机构能在工作过程中随时根据需要改变牵引速度， 应能实现无级调速以适应煤质硬度的变化，发挥机器 的效能。
（一）锚链牵引
锚链牵引的工作原理如下图所示。锚链3绕过主链轮1和链轮 2，两端分别固定在输送机上、下机头的拉紧装置4上。当牵 引部的主链轮转动时，通过锚链与主链轮啮合驱动采煤机沿 工作面移动。
锚链牵引有如下特点：
（1）强度高,承载能力大,能满足采煤机增大牵引力和 提高牵引速度的要求;
（2）锚链牵引是依靠链轮齿与链环相啮合，工作较可 靠；
1．单滚筒采煤机的组成
单滚筒采煤机的组成可分为四大部分截煤部、牵引 部、电动机和辅助装置 。
（二）普通机械化采煤工作面设备 布置及工作方法
普通机械化采煤工作面的配套设备（三 机配套），主要有采煤机、可弯曲刮板输送 机和支护设备等。
支护设备有金属支柱、单体液压支柱、金 属铰接顶梁和液压支架等。按工作面选用支 护设备的不同，其机械化程度也不一样。普 通机械化采煤采用金属支柱和金属铰接顶梁； 高档普通机械化采煤采用单体液压支柱和金 属铰接顶梁；综合机械化采煤采用液压支架。
螺距的大小应保证煤从滚筒中顺利排出，一般为 0.25～0.4m。
螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的。直径 D<1250mm的滚筒一般用双头，D<1400mm的滚筒可 用双头或三头，D<1600mm的滚筒可用三头或四头。
四、截齿配置
螺旋滚筒上截齿的排列规律称为截齿配置。
截齿在螺旋滚筒上的配置直接影响滚筒截割性能的 好坏。合理配置截齿可使块煤率提高，粉尘减少， 比能耗降低，滚筒受力平稳，机器运行稳定。截齿 在螺旋滚筒上的配置情况常用截齿配置图来表示。 图8-11为某型采煤机截齿配置图，它是截齿齿尖所 在圆柱面的展开图。
（二）滚筒的转向
滚筒旋转方向对截煤过程来说有两种。
（1）顺转：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，按自然安息角φ 堆积。
A 顺转
B 逆转
逆转：截落的煤不断被螺旋叶片向工作面输送机推 动，大部分煤按自然安息角φ堆积在滚筒前半部。
顺转时，煤在装载过程中二次破碎较严重装煤能耗 较大。采煤机后面滚筒不仅担负截割前滚筒余留的 煤耗，而且要将这些煤连同前滚筒未装出的煤全部 装入输送机。
截齿刀体的材料一般为40Cr、35CrMnSi、35SiMnV等合金钢， 经调质处理后获得足够的强度和韧性。扁形截齿的端头镶有 硬质合金核或片。镐形截齿的端头堆焊硬质合金层。硬质合 金是一种碳化钨和钴的合金。碳化钨硬度极高，耐磨性好， 但性质脆，随冲击截荷的性能差。在碳化钨中加入适量的钴， 可以提高硬质合金的强度和韧性，但硬度稍有降低。截齿上 的硬质合金常用YG-8C或YG-11C。YG-8C适用于截割软煤或 中硬煤，而YG-11C适用于截割坚硬煤。
滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层 适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的 顶底板条件因而得到了广泛的应用。
刨煤机 要求的煤层地质条件较严，一般适 用于煤耗质较软不粘顶板、顶底板较稳定的 薄煤层或吕厚煤层，故应用范围较窄。但是 刨煤机结构简单尤其在薄煤层条件下劳动生 产率较高。
按工作机构型式可分为滚筒式、钻削式和链式；
四、双滚筒采煤机
双滚筒采煤机有两个滚筒，一个沿顶板采煤，另一 个沿底板采煤。因此，能一次采全高，适应范围大、 生产率高。综合机械化采煤工作面主要采用双滚筒 采煤机。
（二）双滚筒采煤机在综采机 械化采煤工作面的工作情况
双滚筒采煤机在综合机械化采煤工作面的工 作情况在工作面采煤、装煤、运煤及护等机 械化的基础上，进一步使工作面各个机械组 成一个整体进行生产，在结构上相互有机地 结合，动作上相互协调地工作这就是综合机 械化。
（二）总传动比大
为了实现较低的牵引速度，牵引部的总传动比要 求很大，其值超过150～200，有的甚至超过300。
（三）能在工作过程中实现无级调速
由于煤质变化和煤层含有夹矸、硫化铁等坚硬夹 杂物，采煤机电动机的负荷变化剧烈。为了避免电 动机过度超载或欠载，充分发挥采煤机的效能，需 要随时调节牵引速度，使采煤机电动机的负载在其 额定值附近的小范围内波动。
视 频
（三）采煤机的进刀方式
双滚筒采煤机可在工作面两端自开缺口。当 采煤机沿工作面割完一刀后，需要重新将滚 筒切入煤壁，推进一个截深，这一过程称为 “进刀”。常用的进刀方式有斜切进刀法和 正切进刀法。
1.端部斜切法
2.中部斜切法（半工作面法）
3.正切进入法（钻入法）
第二节 采煤机的截割部
一、采煤机的工作机构
采煤机的工作机构承担截煤和装煤任务，是采煤 机的主要部件之一。一个完善的工作机构应满足 以下要求：
（1）以适应不同的煤层和有关地质条件。 （2）能充分利用煤壁的压张效应，降低能耗，提 高块煤率，减少煤尘。
（3）能装煤和自开缺口。 （4）载荷均匀分布，机械效率高。 （5）结构简单，工作可靠，拆装维修方便。
水平直线表示齿尖的运动轨迹（截线），相邻截线 之间的距离就是截距。竖线表示截齿的位置坐标。 圆圈表示0°截齿的位置，黑点表示安装角不等于0°的 截齿。截齿向煤壁倾斜为正方向，向采空区倾斜为 负方向。叶片上截齿按螺旋线排列，属顺序式截槽。 端盘截齿一般为滚筒总截齿数的一半左右，端盘消 耗功率一般约占滚筒总功率的1／3。
（8）具有内外喷雾灭尘装置。
（9）工作稳定可靠，操作简单方便，操作手把或 按钮尽量集中，日常维护工作少而容易。
三、单滚筒采煤机
单滚筒采煤机具有一个能够落煤和装煤的滚筒式工 作机构，是我国60年代以来使用得较多的一种采煤 耗机。它骑在工作面输送机上，以输送机为导向沿 采煤工作面来回牵引。
（一）单滚筒采煤机的组成与功用
（一）端盘上的截齿配置
（二）叶片上的截齿配置
（三）端面截齿配置
采煤机截齿配置图置图
五、截割部减速器
采煤机的绝大部分功率是通过截割部减速器传 递的。截割部工作载荷大，条件恶劣，外形尺寸受 到严格限制，可靠性要求很高。
截割部减速器通常由固定减速器和摇臂加速器两部 分组成，其传动系统有下列特点： （1）截割部总传动比为30～50，通常采用3～5级 齿轮减速。 （2）采煤机电动机输出轴与滚筒轮垂直时，传动装 置中必须装有圆锥齿轮。 （3）截割部传动系统中必须设置离合器，使采煤机 在调动或检修时将滚筒和电动机脱开。离合器一般 放在高速级，以减小尺寸及便于操纵。 （4）采用摇臂调高是最常用的方法。为使摇臂长度 符合要求，摇臂内含有多个惰轮，通常可以一级减 速。
（3）机身所占空间较小，对薄煤层采煤机尤为重要。
（4）采煤机可拆成几个独立的部件，以便下井和运 输也便于拆装和检修。
（5）所有电气设备都应具有防爆性能，采煤机能 在有煤尘瓦斯爆炸危险的工作面内安全工作。
（6）电动机、传动装置和牵扯引部应具有超负荷 安全保护装置。
（7）具有防滑装置，以防机器沿斜坡自动下滑。
截割部的润滑
采煤机截割部因传递的功率大而发热严重，其壳 体温度可高达100℃，因此截割部传动装置的润滑 十分重要。
采煤机截割部通常采用以下几种润滑方式： （1）飞溅润滑 （2）强迫润滑 （3）油脂润滑
第三节 采煤机的牵引部
一、对采煤机牵引的基本要求
（一）有足够大的牵引力
为在困难条件下截割煤，采煤机应具有足够 大的牵引力。 由于无链牵引采煤机可用在大倾角（40°～ 50°）条件,因而一般采用双牵引传动.这种 双牵引可使牵引力增加一倍,但牵引速度降 低一倍.目前采煤机的最大牵引力可达 2×310kN。
第一章 采 煤 机 械
第一节 概述
一、采煤机械的种类
采煤机械：把煤由煤层中采落下来 的机械称为采煤机械。
机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、 运输、支护、采空区处理。其中采煤 机完成了落煤和装煤两道工序。
采煤机械，现在主要有滚筒式采煤机和 刨煤机。目前我国使用最多的是滚筒式采煤 机，也有少量的刨煤机。
3．螺旋升角
单头螺旋叶片及其展开后的开关如图1-14所示。D和Do分别 表示螺旋叶片的外径和内径，L为螺旋叶片的导程。不同直
径上的螺旋升角不同，螺旋叶片的外缘升角和内缘升角分别
为
a tg 1 L
D
a0
tg 1
L
D0
显然，螺旋叶片在外缘的升角小于内缘的升角。
螺旋升角的大小直接影响滚筒的装煤效果。升角 较大时，排煤能力强，装煤速度快。但升角过大会把 煤抛到溜槽的采空侧；升角过小，煤在螺旋叶片内循 环过多，煤的重复破碎严重。国内外对螺旋升角曾是 行过大量试验，我国一般认为a=20°～35°时装煤效 果较好。
（六）具有足够的强度和可靠性
由于牵引部出轴转速低、受力大，故必须具有足够的 强度和可靠性。
（七）操作方便
牵引部应有手动操作、远程操作等装置，尽量做到集 中控制。
二、采煤机的牵引机构
采煤机的牵引机构有钢丝绳牵引，锚链牵引和无链牵引 三种形式。随着采煤机的不断发展，由于钢丝绳牵引机 构的牵引力小，容易发生断绳事故，并且断裂后不易重 新连接，故这种牵引机构已逐渐被淘汰。目前广泛使用 的是锚链牵引，进入90年代以来，无链牵引有了很快的 发展，正在全面推广应用。
轮毂直径Dg 愈大，则滚筒内容纳碎煤的空间愈小，碎 煤在滚筒内循环和重复破碎的可能性愈大。在满足轮 毂安装轴承和传动齿轮的条件下，应保持叶片直径与 轮毂适当的比例。对于D>1m的大直径滚筒，Dy 与Dg 之比大于或等于2；对于D<1m的小直径滚筒，Dy与Dg 之比应大于或等于2.5；
2．滚筒宽度
滚筒宽度应等于或大于采煤机的截深。滚筒的宽 度一般为0.6～0.8m。对于较薄的煤层，为了提高采 煤机的生产率，滚筒宽度可为0.8～1.0m；对于较厚 的煤层，为了改善顶板的支护性能，滚筒宽度可取 0.5m。