采煤机螺旋滚筒的优化设计

第1期(总第122期)

2004年2月机械工程与自动化

M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.1F eb.

文章编号:1672-6413(2004)01-0067-03

采煤机螺旋滚筒的优化设计

高建强

(晋城煤业集团机电总厂,山西　晋城　048006)

摘要:结合晋煤集团西区煤质状况,分析了影响采煤机滚筒使用效果的设计参数,对提高块率、装煤效果、结构强度提出了改进措施。

关键词:采煤机;螺旋滚筒;设计

中图分类号:T D421.6 文献标识码:A

收稿日期:2003-12-11

作者简介:高建强(1965-),男,山西省阳城县人,工程师,1989年毕业于山西矿业学院,本科。

0　引言

采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体,截齿装在焊于螺旋叶片上的齿座套中,工作时滚筒转动并作径向移动,截割破碎煤炭,再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来,装进工作面运输机。对螺旋滚筒的优化设计的基本要求是:采出的块煤要多,产生的煤尘要少,即截割比能耗要低,截割阻力和牵引阻力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现,采煤机的生产率就可以提高。

多年来,企业一直注重提高煤炭产品的块率。晋煤集团机电总厂从1994年以来就不断地进行采煤机螺旋滚筒的技术改造,在提高开采块率方面取得了一定的成果。2001年针对集团公司西区3#

煤节理发育整体性差、煤质软脆易碎的特点,参照原电牵引采煤机 1800×32齿的螺旋滚筒结构,又一次进行了技术改造,通过减少截齿数、加大叶片高度和结构的合理改造,完成了 1800×24齿的高效高块率采煤机螺旋滚筒的优化设计,经成庄矿井下实际使用,在提高块率和改善装煤效果方面,取得了比较满意的效果。1　螺旋滚筒优化设计的理论基础

影响滚筒截割块率的因素很多,除煤质本身的性能特点外,主要受滚筒设计方面的截齿数量m 、截距t 和工作过程中切削厚度h 的影响,造成采煤的一次破碎。另外,滚筒在装煤过程中,由于煤炭的相互挤压,容易造成二次破碎。因此在螺旋滚筒的设计中,应

从这两个方面进行考虑,通过优化设计,选择接近理想的参数,才能达到提高块率、提高装煤效果的目的。1.1　截距的影响

在切削厚度h 保持不变的条件下,截距t 对截割阻力Z 和截割比能耗H w 的影响见图1。当增大截距t 时,由于切削断面增大,而相邻截槽的相互影响减弱,截割阻力Z 随着增大。当截距增大到5h ～6h 后,相邻截槽的影响已减弱到可以忽略,截距再增大,截割阻力也增加得很小。截割比能耗H w 在截距为1h ～1.4h 时最小,这个截距t op t 被认为是最佳截距。当截距小于最佳截距时,由于切削断面太小,截割比能耗较高,且截距越小,截割比能耗越高;当截距大于最佳截距时,因相邻截槽的相互影响减弱,截割阻力增大,故截割比能耗反而增大,并趋于某个极限值。

图1　截距对截割阻力和截割比能耗的影响

1.2　采煤比能耗与切削厚度的关系

当截距为对应最佳截距时,截割比能耗与切削厚

度的关系见图2中的曲线Ⅰ。因为具体滚筒的截距是固定的,不可能随着切削厚度改变,因此其截割比能耗曲线Ⅱ只能在某一点上与曲线Ⅰ重合,在其它切削厚度时截割比能耗将大于曲线Ⅰ的对应值。同时,当平均切削厚度增大时,由于循环煤增多,装煤比能耗(曲线Ⅲ)也相应增多。曲线Ⅱ与曲线Ⅲ的叠加,即是滚筒采煤比能耗(曲线Ⅳ)。采煤比能耗和极限切削厚度一般由滚筒的结构和参数所决定。受截齿伸出长度和采煤机稳定性的限制,平均切削厚度小于极限切削厚度,

采煤比能耗则大于理论的最佳值。

Ⅰ——最佳截距时的比能耗;Ⅱ——实际截距时的比能耗;

Ⅲ——装煤比能耗;Ⅳ——滚筒采煤比能耗

图2　滚筒采煤比能耗与切削厚度的关系

2　优化设计的几点做法2.1　提高截割块率的措施

针对采煤机螺旋滚筒,在要求提高采煤块率的设计时,主要应从截齿形状的选择、截齿的数量和截距三个方面加以考虑。2.1.1　截齿的选择

采煤机螺旋滚筒采用的截齿,基本可以分为两大类:扁截齿(又称径向截齿)和镐型截齿(又称切向截齿)。扁截齿前面是平的,截刃是直的,虽然硬质合金片镶焊得比较牢固,但因截刃和侧刃不锋利,截割阻力较大,齿身受到的弯矩较大,采煤块率低,生成粉尘较多。镐型截齿的优点是:齿身不易折断,齿座与叶片的连接长度较大,故强度好;内喷雾时截齿前面能得到有效的喷射,有利于灭尘;工作时截角较小,齿身受到的弯矩较小,有利于降低比能耗;形状简单,制作方便。因此,我们选用镐型截齿。经井下实际使用,在提高块率和降低粉尘方面取得了较好的效果。2.1.2　减少采煤机滚筒的截齿数量并增大截距

采煤机滚筒截齿由原来的32齿减少到24齿,端盘12齿,其截齿安装倾斜角度分别为45°齿5个,30°齿3个,15°齿1个,10°齿1个,0°齿1个,-5°齿1个。3个螺旋叶片上每片4齿,12个齿中-5°齿2个,-10°齿10个。叶片上截齿的负角度安装用来平衡滚筒割煤时的轴向力。同时该方式可以造成滚筒在进给时截齿两侧的截割阻力不平衡,产生转动,截齿自转自锐,可以减少齿尖被磨偏而早期失效。将叶片截距由原来的34mm 增大到40mm ,以提高滚筒原煤开采块率。

2.1.3　采煤机滚筒截齿布置采用一线一齿的方式

采用该方式可增大单齿截割面积,提高滚筒截割块率。为解决叶片齿与端盘在滚筒圆周方向上重叠而影响滚筒工作平衡性的问题,采用截齿在滚筒圆周上均布而叶片非均布,这种结构可使滚筒切向力(或转矩)波动系数降低,能最大限度地减少滚筒截齿数,减少截割过程中煤的一次破碎率。2.2　提高装煤效果的优化措施

装煤的基本过程是螺旋叶片将煤沿滚筒轴向推至

输送机旁,然后利用螺旋叶片末端将煤抛到输送机内。根据相关资料的分析,影响滚筒装煤效果的主要因素有滚筒转速、牵引速度、螺旋叶片升角、滚筒外径和筒体直径等。参照电牵引采煤机滚筒结构,经论证后,将原滚筒筒体的直径 980m m 减小到 780m m ,从而增大螺旋叶片的过煤空间高度和过煤量,提高滚筒的装煤效果,减小了煤炭相互挤压造成的二次破碎。

根据理论公式,螺旋滚筒装煤量Q (t /h )为:Q =60 4(D 22-D 2

1)smn K 。

式中:D 1、D 2——分别为叶片直径和筒毂直径,m ;

s ——螺距,m ; m ——螺旋头数; n ——滚筒转速,r /min ; ——散体煤容量,t /m 3; ——螺旋有效断面的充填系数; K ——考虑由螺旋实际装入输送机的煤

量的系数。

经计算,理论上可增加滚筒装煤量约15.4%。优化设计前后滚筒的部分技术参数见表1。2.3　提高结构强度和延长使用寿命的优化措施

68?机械工程与自动化 2004年第1期　

为了保证产品质量,达到部颁标准,制造中完善了工艺措施和工艺装备,采取的措施主要有以下几点:

(1)CO 2气体保护焊具有热量集中、熔池深、焊接强度高的特点。要求螺旋滚筒上的主要承载焊缝必须采用CO 2气体保护焊。

(2)螺旋叶片、滚筒端盘采用专用胎具压制而成。为了增加强度,端盘与筒体焊接处应加焊加强筋板。

(3)对截齿、齿座、齿靴等外购件在使用前必须严格检验,把好质量关。为了延长截齿的使用寿命,用于除尘的内喷雾喷嘴位置设计应正对每个齿尖,以达到冷却截齿的目的。

(4)齿座组焊在专用的胎具上进行,并及时利用样板截齿检测齿座的焊接位置。焊接时要求对齿座焊缝周围的母体预热至200℃左右以减少焊接应力。

(5)装载叶片的出口端应堆焊90#高铬耐磨焊条,要求硬度达到HRC50左右以增加耐磨性。

(6)滚筒焊接完成后,及时利用TZ-21型振动时效装置进行时效处理,以消除或减少焊接应力。

表1　优化设计前后滚筒部分参数对照表

项目优化设计前参数

优化设计后参数

滚筒截齿外径(mm)18001800筒体外径(mm)980780齿数(个)

3224叶片截齿截距(mm)

3　工业性试验结果

经过以上技术改造后,于2002年1月在成庄矿井下综采一队2311工作面进行了安装与试验,滚筒工业试验数据汇总见表2。

经工业试验证明,对于成庄矿煤质较软易碎的煤层,该设计的滚筒的切削厚度、单齿切削面积是比较

合理的。在工业试验期间,24齿高块率滚筒比原32齿滚筒工作面出煤块率提高了0.97%。从试验情况看,滚筒装煤效果明显好转,截割过程中采煤机运行平稳,并未发生振动现象,叶片磨损情况也正常。截齿消耗略有提高,其原因是由于截齿变少,单齿受到的冲击、负荷较大。

表2　滚筒工业试验数据汇总对比表

项目原32齿滚筒24齿滚筒出煤块率(%)64.6265.59截齿效果(个/万吨)9.329.88装煤效果(mm )(1)493545喷雾效果

差好采煤机运行平稳性良好良好叶片磨损情况正常正常牵引速度(m/s ) 3.0 3.0滚筒转速(r/min )37.64337.643截割功率(kW )

90.8

82.9

注:

(1)采煤机采过后,测量刮板机煤壁侧溜槽上平面与余留煤上平面

之间的平均高度差。

4　结论

(1)本次优化后的螺旋滚筒主要特点是截齿少、单齿截割面积大,经工业生产试验证明达到了预期的效果。但也存在着弱点,一方面是由于截齿少,单齿负荷较大;另一方面是由于其截距较大,当叶片上的截齿有一个损坏而没有及时安装新的截齿时,容易将齿套磨损,所以在使用过程中应及时检查截齿是否完好。

(2)在确定采煤机螺旋滚筒的参数时,应根据所开采的煤层地质条件、煤质特性,有针对性地采取优化措施,提高螺旋滚筒的生产使用性能,充分发挥采煤机综合性能。

Optimization Design of Helix Roller in Coal -cutting Machine

GAO Jian -qiang

(Jinch eng Coal In dustry Group,Jinchen g 048006,China)

Abstract :Combining w it h the situatio n o f the w est ren distr ict of Jincheng Co al M ine,this paper analysed the influence o f t he design paramet ers of t he helix r oller in coal-cutting machine on practical effect,then put fo rw ar d so me impro ving measures.Key words :coa l -cutting machine ;helix r o ller ;design

69?　2004年第1期高建强:采煤机螺旋滚筒的优化设计

MG160_150_375_W型采煤机截割部的改进

革新? 改造文章编号:100320794(2005)0620101204 MG 160(150)Π375-W 型采煤机截割部的改进宋相坤,杜长龙,王　力 (中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008) 摘要:简单回顾了高档普采和经济型综采采煤机技术的发展状况,研究了现有的MG 160(150)Π375-W 型采煤机及其截割部的结构特点,分析了存在的不足之处,提出了截割部对称结构的设计方案,确定了改进的要点。关键词:采煤机;截割部;摇臂;多电机横向布置;对称结构中图号:T D42116 文献标识码:B 1　MG 160(150)Π375-W 型采煤机截割部的现状分析鉴于MG 160(150)Π375-W 型采煤机的逐步推广应用以及它在设计、加工制造、装配和生产过程中带来的不便之处,对某些结构进行适当的改善是必要的。尝试对该类型采煤机的截割部进行完善正是本次改进的重点。图1为MG 160(150)Π375-W 型采煤机摇臂传动结构示意图,采煤机电机通过三级直齿圆柱减速齿轮和一级行星机构减速齿轮传递动力而最终驱动滚筒进行采煤工作;为了调节采高范围,在第1级与第2级减速齿轮、第2级与第3级减速齿轮之间各加了1个惰轮。该类型的采煤机具有左右2个截割部,每个截割部都由置于其尾部的单独的电机驱动,截割部壳体为整体铸造结构,且两者不对称,即不能互换使用。本文正是在实现左右摇臂的通用性方面作一探讨。 (1)实现MG 160(150)Π375-W 型采煤机左右摇臂通用的必要性定功能的元件组成,其相互之间的关系,将成为关键。这种分解组合的方式,利用LabVIEW 来建立具有很大的方便性,LabVIEW 的模块化控件、事件驱动、多线程特性满足了建立虚拟仪器的各种需要。可以利用LabVIEW 的各种控件,来建立各种虚拟仪器的组件。虚拟仪器是用户与仪器的交互界面计算机软件,分前面板与程序图。前面板是模仿真实仪器的测试及应用界面,仪器的前面板由控件及指示器组成;程序图是虚拟仪器的“代码”,编程者根据仪器工作的目的,调用LabVIEW 的功能函数模块,连线控制程序流。虚拟示波器主要由软件控制完成信号的采集和显示。系统软件总体上包括数据采集、波形显示、波形文件存储等模块。 3　结语利用Lab Jack 硬件和LabVIEW 、VC 及Delphi 开发的虚拟仪器是仪器发展的方向,“软件就是仪器”。本文对Lab Jack 产品进行了研究,利用虚拟技术,分析仪器设计的方法,以替代真实仪器,对实现仪器的快速开发,避免仪器的更新换代提供了帮助。参考文献: [1]杜吉伟,尹光甲.仪器驱动程序开发综述[J ].国外电子测量技术,1997,(1):27-29. [2]张易知,肖啸,张喜斌,等.虚拟仪器的设计与实现[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002. 作者简介:龙铭(1963-),江西吉安人,副教授,华东交通大学机电工程学院从事机械制造教学与研究,发表论文多篇.E -mail : longming2008@https://www.360docs.net/doc/228889620.html,. 收稿日期:2005202227 Virtual I nstruments W as Analyzed B ased on Lab Jack LONG Ming (East China T raffic University ,Nanchang 330013,China ) Abstract :In this paper ,design of experimentation virtual instruments was analyzed base on Lab Jack ,with LabVIEW 、VC and Delphi ,Lab Jack ’s function ,peculiarity ,drivers and condition of s oft -hardware was bewrited ,the method of drive and s oft -panel was weaved with LabVIEW.The design method of analyzed instruments based on Virtual technology is the availability way of celerity development instruments ,this paper helps the instruments instead.K ey w ords :Lab Jack ;virtual instruments ;peculiarity ;drivers ;LabVIEW ? 101?　2005年第6期煤矿机械

滚筒采煤机的工作原理分析

滚筒采煤机的工作原理分析摘要：采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备，其功能是落煤和装煤。釆煤机械分为釆煤机和刨煤机两大类，目前应用最广泛的采煤机械是滚筒采煤机。文章主要就滚筒采煤机的工作原理进行简单的分析。关键词：采煤机械煤矿机械采煤 1滚筒采煤机的组成主要组成现以双滚筒采煤机为例，说明其组成。如图1所示，它主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成。 1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，而且通常都采用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。牵引部2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4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，底托架8是固定和承托整台采煤机的底架，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高油缸10可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。调斜油缸1l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。 2 滚筒式采煤机各部分的工作原理 2.1 截割部采煤机的截割部是由采煤机的工作机构和驱动工作机构的减速器所组成的部件。截割部还包括工作机构的调高机构和挡煤板及其翻转机构。调高机构和翻转机构都是采用液压驱动及控制的。截割部的作用是破煤和装煤，由图1中的挡煤板、螺旋滚筒、摇臂减速器和截割部减速器等部件组成。螺旋滚筒是采煤机的工作机构，它应能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及回采工艺的要求。还应具有落煤、装煤、自开工作面切口的功能。螺旋滚筒的优点是简单可靠，缺点是煤被过于破碎，产生的煤尘较大，截割比能耗较高。滚筒属于浅截式工作机构，切人煤壁的深度小于1m，可以充分利用煤层的压酥区，降低采煤比能耗。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。在螺旋叶片长度一定的条件下，螺旋头数少，螺旋升角大，装煤效果好。但叶片螺旋升角过大，增加循环煤量和粉尘的飞扬，因此，螺旋头数也不能太少。对采中厚煤层的采煤机多用两头螺旋。当工作条件较稳定、釆煤机装机功率富余时，可采用三头螺旋滚筒。滚筒转速是一个比较重

采煤机滚筒和截齿受力分析及优化

采煤机滚筒和截齿受力分析及优化采煤机螺旋滚筒作为截煤和装煤的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着采煤机的工作效率和煤炭的质量。以往采煤机滚筒截割受力的研究在研究方法和理论分析上存在着许多问题和不足。因此,以实际生产工况和滚筒原始模型参数为依据建立采煤机滚筒截割煤壁的仿真模型,模拟截煤的动态过程,研究滚筒部分结构参数对其截割性能的影响,进而改进和优化滚筒结构,课题在提高采煤机截割性能及滚筒结构设计方面具有指导意义。本课题主要进行三部分的研究。第一部分利用UG建立采煤机螺旋滚筒的三维模型,使用离散元软件PFC对煤壁宏观参数进行标定并建立煤壁模型,分析滚筒截割煤壁的动态过程,验证了离散元法分析滚筒截煤动态过程的可行性;第二部分在前面内容的基础上研究截齿安装角度和截线距对滚筒截割性能的影响,绘制整个截割过程中滚筒的截割力曲线,得到单位时间内滚筒截落的煤壁颗粒体积以及截割比能耗,通过统计对比分析,对截齿安装角度和截线距两个重要结构参数进行优化。第三部分利用有限元软件ABAQUS对3组不同螺旋叶片升角的滚筒截割煤壁的过程进行仿真分析,求取相对应的截割力的平均值和标准差,通过分析滚筒整体受力大小和波动程度,得到使滚筒截割性能较好的叶片升角取值。研究结果表明:从滚筒受力情况和截割比能耗来看,在相同截割条件下选用截齿安装角度为45°的滚筒较其余四种安装角度更为合适;整个截割过程中截线距较小的滚筒整体受力较小,但截割载荷波动并不一定较小,截线距为70mm的滚筒截割比能耗较小,综合滚筒受力情况和截割比能耗来看,滚筒截线距应取 60~70 mm为宜;螺旋叶片升角对滚筒截割受力是有一定影响的,叶片升角20°的

采煤机螺旋滚筒的研究

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/228889620.html, 采煤机螺旋滚筒的研究作者：孙福宝来源：《装饰装修天地》2017年第21期摘要：本文概要阐述螺旋滚筒的结构，通过对滚筒叶片头数、叶片升角、截齿的配置形式的合理选择，使采出的块煤多，能耗小，同时提高滚筒的装煤效果和使用寿命。关键词：采煤机；螺旋滚筒；叶片升角；截齿 1 螺旋滚筒的结构及旋向 1.1 滚筒的结构螺旋滚筒是采煤机的主要工作机构，用于破煤和装煤，其性能直接影响采煤机生产效能和煤炭生产质量。采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，截齿装在焊于螺旋叶片上的齿座套中，工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面运输机。螺旋滚筒的结构如图1所示。 1.2 滚筒的旋向（1）单滚筒采煤机。单滚筒采煤机的滚筒应位于采煤机机身的下顺槽侧。其优点是煤不经机身下的输送机运输以免堵塞煤流。左工作面使用右旋滚筒；右工作面使用左旋滚筒。（2）双滚筒采煤机。薄煤层采煤机或小直径滚筒时：滚筒的转向为“前逆后顺”（又称内旋，即两滚筒向采煤机内侧旋转）。这样可以提高前滚筒的装煤效率，同时也可增加采煤机的稳定性。大直径滚筒时：滚筒的转向为“前顺后逆” （又称外旋，即两滚筒向采煤机外侧旋转）。其优点：煤尘较少，碎煤不易抛出伤人，装煤的能耗较低，装煤和截煤的效率都比较高。 2 截齿的选择采煤机螺旋滚筒采用的截齿分为扁形截齿（又称刀形截齿）和锥形截齿（又称镐形截齿）两类。目前绝大多数螺旋滚筒采用镐形截齿。镐型截齿的优点是：齿身强度大不易折断，耐磨；截齿在割煤时可以自转自修刃，截齿损耗低；工作时截角较小，齿身受到的弯矩较小，有利于降低比能耗；形状简单，制作方便。但在少数煤质韧性和粘性较大的煤层中，还适合选用刀形截齿。 3 螺旋滚筒主要参数的确定 3.1 滚筒直径

采煤机截割部的整体设计

摘要我所设计的题目是采煤机的截割部设计，即截割部的设计。当前我国采煤技术已经有了一定的发展，而且逐渐趋于自动化。通过老师任务书的下达，我初步了解了我所要设计的采煤机的截割部的用途——用于进行地下采煤工作。通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，截割部的设计重点应在于摇臂传动部分的设计。本设计的主要内容包括：对课题的来源、选题的目的、以及截割部在国内外发展的形势，及所存在的问题进行了相关的论述。采煤机截割部分一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。掌握一些基本概念、特点、应用以及基本工序，进而分析采煤技术的现状和发展方向，这样就能使大家对采煤技术有了总体的认识。掌握的重点——对摇臂传动部进行设计。先分析力的传动过程；然后对截割部进行工艺分析，为设计奠定基础；最后对截割部传动进行整体设计，画好装配图。最后对以设计出的数据进行整理和验算。关键词：采煤机；截割部；传动部分；摇臂电动机

ABSTRACT I design is the subject of the shearer cutting design, the cutting of the design. China's current mining technology has made certain development and the growing trend of automation. Teachers through the mandate was issued, My initial understanding of my design of the shearer cutting unit uses -- for the underground mining work. Through the analysis of this topic and a number of related books and literature search, Cutting the Ministry of design should focus on the transmission arm of the design. The design of the main contents include : the source of the subject, the purpose of topics, and the cutting of the development of the situation at home and abroad, and the problems related to the exposition. Shearer cutting some of the general structure, according to the needs of their own selection of appropriate structural components. Master some basic concepts, features, applications and basic processes, thereby mining technology analysis of the status and direction of development, This will enable everyone to have mining technology overall awareness. Grasp the key -- right arm of the Department of transmission design. Analyze the edge of the drive; Then cutting the Department of Technical Analysis and lay the foundation for the design; Finally, the Ministry of cutting drive overall design, drawn assembly. Finally, the design of data collation and checking. Keywords : Shearer; Cutting Department; Transmission; Rocker Motor 目录前言 (1) 1 绪论 (7) 1.1 课题的设计目的及意义 (7) 1.2 与课题相关国内外研究现状分析 (7) 1.2.1 采煤机在国内的发展情况 (7) 1.2.2 国外采煤机的发展 (9) 1.2.3 对采煤机在国内发展的建议 (11) 1.3 设计内容和预期结果 (12) 1.3.1 设计内容 (12)

滚筒式采煤机介绍

第五章采煤机第一节采煤机概述一、采煤机的类型（一）采煤机的类型采煤机械是进行破煤和装煤的机器，是机械化和综合机械化采煤工作面的主要设备之一。目前，煤矿井下广泛使用的采煤机械有两类：滚筒式采煤机和刨煤机。滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构的采煤机械，当滚筒旋转并截入煤壁时，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。刨煤机是一种采用刨削方式落煤的采煤机械，刨刀刨削煤壁将煤刨落，刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机送出采煤工作面。由于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，一般适用于煤质较软不粘顶板、顶底板较稳定的薄煤层或中厚煤层，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。滚筒式采煤机的种类较多，按工作机构的数量可分为单滚筒和双滚筒，前者多用于薄煤层，后者多用于中、厚煤层；按牵引方式可分为链牵引与无链牵引采煤机；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部动力可分为机械牵引、液压牵引与电牵引；按牵引部的调速方式可分为液压调速、机械调速和电机调速等。（二）机械化采煤工作面的配套设备机械化采煤工作面，按照机械化程度来分，可分为普通机械化工作面（简称普采）和综合机械化工作面（简称综采）。普采工作面的主要配套设备有采煤机（或刨煤机）、刮板输送机、桥式转载机（或刮板输送机）、可伸缩带式输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱与金属铰接顶梁、乳化液泵站喷雾泵站、移动变电站、各种开关、控制台（刨煤机工作面用）及通讯信号装置等。综采工作面成套设备主要由采煤机、刮板输送机、液压支架、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站与移动变电站、开关以及控制、通讯和照明系统等组成，必要时还需配有液压安全绞车及电站、小水泵等辅助设备。二、滚筒采煤机的组成及工作原理（一）滚筒采煤机的组成滚筒采煤机的种类很多，结构也较复杂，但其基本部件大致相同，均由电动机及其电气设备、牵引部、截割部和附属装置等四部分组成。下面以图5-1所示的双滚筒采煤机说124

采煤机截割部设计本科毕业设计

摘要本文描述了中煤层电牵引采煤机整机方案设计以及截割部的设计过程。中煤层电牵引采煤机可用于煤层厚度为2-4m、煤质中硬的缓倾斜煤层。与传统的纵向布置的单电机采煤机相比，该采煤机将截割电机直接安装在截割部壳体内，齿轮减速装置全部集中在截割部壳体及行星减速器内，取消了螺旋伞齿轮、固定减速箱、摇臂回转套等结构，使其结构更简单、紧凑，可靠性更高。截割部是采煤机直接落煤、装煤的部分，其消耗的功率约占整个采煤机功率的80%-90%，主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成。该采煤机的截割部采用四级传动；前三级为直齿传动，第四级为行星传动。二级传动的圆柱齿轮为可换齿轮，使输出转速可根据不同的煤质硬度在两档速度内选取。截割部采用了三个惰轮轴，使采煤机能够满足截割高度对截割部长度的要求。设计将截割部行星减速器和滚筒直接联结，取消了安装在滚筒上的截齿，使结构简单、可靠。关键词：采煤机，截割部，结构，设计

Abstract This brochure describes the type of hydraulic shearer traction unit program design and cutting the Department of Design and calculation process. traction Shearer hydraulic seam thickness can be used for 2-4 m, Hard coal to the gently inclined seam. With the traditional vertical layout of the single-motor compared to Shearer, Shearer will be the ranging-arm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting Shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, Rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more compact and higher reliability. Ranging-arm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% -90%, mainly by cutting Shell, cutting electrical, Gear and drum components. The shearer cutting unit used four drive; Before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. 2 Drive Gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. Cutting the Department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the ranging-arm degree requirements. Designed to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable. Keywords: shearer, ranging-arm,structure,design

采煤机螺旋滚筒的优化设计

第1期(总第122期) 2004年2月机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.1F eb. 文章编号:1672-6413(2004)01-0067-03 采煤机螺旋滚筒的优化设计高建强 (晋城煤业集团机电总厂,山西　晋城　048006) 摘要:结合晋煤集团西区煤质状况,分析了影响采煤机滚筒使用效果的设计参数,对提高块率、装煤效果、结构强度提出了改进措施。关键词:采煤机;螺旋滚筒;设计中图分类号:T D421.6 文献标识码:A 收稿日期:2003-12-11 作者简介:高建强(1965-),男,山西省阳城县人,工程师,1989年毕业于山西矿业学院,本科。 0　引言采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体,截齿装在焊于螺旋叶片上的齿座套中,工作时滚筒转动并作径向移动,截割破碎煤炭,再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来,装进工作面运输机。对螺旋滚筒的优化设计的基本要求是:采出的块煤要多,产生的煤尘要少,即截割比能耗要低,截割阻力和牵引阻力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现,采煤机的生产率就可以提高。多年来,企业一直注重提高煤炭产品的块率。晋煤集团机电总厂从1994年以来就不断地进行采煤机螺旋滚筒的技术改造,在提高开采块率方面取得了一定的成果。2001年针对集团公司西区3# 煤节理发育整体性差、煤质软脆易碎的特点,参照原电牵引采煤机 1800×32齿的螺旋滚筒结构,又一次进行了技术改造,通过减少截齿数、加大叶片高度和结构的合理改造,完成了 1800×24齿的高效高块率采煤机螺旋滚筒的优化设计,经成庄矿井下实际使用,在提高块率和改善装煤效果方面,取得了比较满意的效果。1　螺旋滚筒优化设计的理论基础影响滚筒截割块率的因素很多,除煤质本身的性能特点外,主要受滚筒设计方面的截齿数量m 、截距t 和工作过程中切削厚度h 的影响,造成采煤的一次破碎。另外,滚筒在装煤过程中,由于煤炭的相互挤压,容易造成二次破碎。因此在螺旋滚筒的设计中,应从这两个方面进行考虑,通过优化设计,选择接近理想的参数,才能达到提高块率、提高装煤效果的目的。1.1　截距的影响在切削厚度h 保持不变的条件下,截距t 对截割阻力Z 和截割比能耗H w 的影响见图1。当增大截距t 时,由于切削断面增大,而相邻截槽的相互影响减弱,截割阻力Z 随着增大。当截距增大到5h ～6h 后,相邻截槽的影响已减弱到可以忽略,截距再增大,截割阻力也增加得很小。截割比能耗H w 在截距为1h ～1.4h 时最小,这个截距t op t 被认为是最佳截距。当截距小于最佳截距时,由于切削断面太小,截割比能耗较高,且截距越小,截割比能耗越高;当截距大于最佳截距时,因相邻截槽的相互影响减弱,截割阻力增大,故截割比能耗反而增大,并趋于某个极限值。图1　截距对截割阻力和截割比能耗的影响 1.2　采煤比能耗与切削厚度的关系当截距为对应最佳截距时,截割比能耗与切削厚

采煤机滚筒设计

毕业设计说明书题目名称：采煤机滚筒设计说明书院系名称：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师： 2015年10月

采煤机滚筒的设计摘要采煤机是煤矿综采工作中的关键机械设备之一，大功率、高强度、高可靠性是现代采煤机发展方向。本论文完成了采煤机滚筒的设计，对滚筒中的组成部件都做了具体分析计算，重点对滚筒的结构进行了优化设计。包括滚筒的布局设计及三维建模。文中主要介绍了目前国内外采煤机的研究现状及未来发展趋势，同时介绍了采煤机滚筒的类型、工作原理和主要组成，还介绍了采煤机滚筒的具体结构。本文运用大学所学的知识，提出了采煤机滚筒的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了采煤机滚筒总的指导思想，从而得出了该采煤机滚筒的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。关键字采煤机滚筒；结构；组成；结论

The design of shearer drum Abstract The shearer is a medium-low power electric haulage shearers mining medium-thick seam, for coal seam thickness , mining height ,coal bed pitch less than it, it can be used for hard coal mining. This paper completed the design of shearer rocker arm, including the layout and three-dimensional modeling of speed reducer, it described the current status of domestic and international coal mining research and future development trends, the type of shearer, working principles and main components，it also introduced the specific structure of shearer rocker. In the design process, completed the calculation and design of the reducer drive scheme and related components. First, completed the rocker reducer transmission ratio , speed and transfer power distribution calculation. Secondly, the completion of the design and check of five shafts and the shaft driving gears inside the rocker arm shell,simply introduced the assembly relationships and intensity checking of the planetary gear train. Thirdly, the completion of the selection and check the spline for connection. Finally, the three-dimensional modeling. Key words:pneumatic manipulator; cylinder ;pneumatic loop ;degrees

采煤机螺旋滚筒

采煤机螺旋滚筒现场评审专用要求（试行）注册资金不少于 50 万元生产规模生产能力应不少于 50台套/年技术力量应具有至少 2 名获得或相当于（机械类）中级及以上专业技术职称的在册人员，且从事本专业 3 年以上。关键零（元）部件的要求必须具备卷筒、叶片、端盘、连接盘的加工及检验能力。必须具备的引用标准 GB/T228 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T699 优质碳素结构钢 GB/T1591低合金高强度结构钢 GB/T1800.4 极限与配合 GB/T1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T2651 焊接接头拉伸试验方法 GB/T11352 一般工程用铸造碳钢件 GB/T12469 焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GB/T13813 煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则 AQ1043 矿用产品安全标志标识 MT113 煤矿井下用聚合物制品阻然抗静电性通用试验方法和判定规则规范 MT/T84 滚筒采煤机型式和基本参数 MT246 采掘机械用截齿 MT247 采掘机械用截齿座 MT/T662 滚筒采煤机喷雾降尘用喷嘴基本尺寸安标配套件 / 安标受控零（元）部件齿座、截齿、固定截齿元件、喷嘴、喷嘴座（以审核备案的技术文件为准）主要生产设备切割机、车床、镗铣床、卷板机、摇臂钻床、退火炉或振动仪、压力机、焊接设备等主要工装设备车、钻、铣、刨、镗等夹具，叶片成型机加工模具，深孔钻模具，叶片、端盘压模，齿座、喷嘴焊接定位模具。主要工位器具转序箱进厂检验序号零（元）部件名称进厂检验项目检验设备备注 1 齿座外形尺寸、硬度试验游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、硬度计 2 截齿外形尺寸、硬度试验游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、硬度计 3 齿套外形尺寸、硬度试验游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺、硬度计 4 喷嘴座外形尺寸游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺等 5 喷嘴外形尺寸游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺等 6 各类固定件外形尺寸游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺等出厂检验序号出厂检验项目检验设备名称备注 1 外观质量检查目测 2 内喷雾水路耐压及畅通试验压力表、秒表

电牵引采煤机截割部设计

摘要摘要：本文完成了MG400／930一WD电牵引采煤机的整机外形的布局设计，介绍了采煤机的类型和工作原理，以及目前国内采煤机的现状和发展趋势，从左摇臂、左牵引部、左行走部、左电器控制箱、右电器控制箱、右行走箱、右牵引部、右摇臂的具体布局到各次的特点都有所涉及；重点完成了采煤机摇臂的设计计算，包括摇臂壳体以及壳体内一轴、第一级惰轮组、二轴、第二级惰轮组、第三级惰轮组、中心轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器几乎所有零部件的装配关系，各轴的转速计算，功率的传递计算，第一级圆柱直齿齿轮减速器的设计计算，第二级圆柱直齿齿轮减速器的设计计算，第一级行星减速器的设计计算，第二级行星减速器的设计计算，各轴的设计以及校核，所有轴承支撑处轴承的选择校核、花键连接处花键的选用以及校核。关键词：采煤机；电牵引；摇臂；行星轮减速器

ABSTRACT Abstract:This paper completed a MG400/930 WD Electric Traction Shearer of equipment configuration for the layout .Shearer introduced the type and principle,and the current domestic Shearer's current situation and development trend .From The left arm、left traction Department、the Department of left running,、the electrical control box on the left and right electrical control box,、dextral box、and the right of traction 、right arm to the specific layout of the features have been covered，shearer will focus on completing the design of the Rocker which including Shell and Shell within one axis,、the first-round group inert、two-axis,、the second-round group inert、the third-round group inert,、the center round group、first-class planetary reducer,、and the second-stage planetary reducer almost all parts of the assembly.The shaft speed and power transmission are calculated importont .First-class Spur Gear reducer design calculation, the second-straight cylindrical gear reducer design, first-class planetary reducer design calculation, the second-stage planetary reducer design, the design of the shaft and Verification, Bearing all the support bearings choice Department Verification, Key spent connecting Department spent Key Selection and Verification. Keywords：seam；shearer；electrical haulage；Rocker ；Planetary gear reducer

采煤机截割部设计

摘要我国中薄煤层储碳量丰富，对适合于薄煤层开采的采煤机的需求量很大。而炮采安全性比较低，生产率也比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。所以对中薄煤层来说开发适应高档普采的采煤机是非常必要的，而该设计正是针对中薄煤层适应高普而进行的设计。主要从机械传动的角度对电牵引薄煤层采煤机的摇臂进行了设计，采取双电机横向布置，截割电机容量为2×100kW；开采含有夹矸等较硬煤质的综合机械化采煤工作面，可靠性高，性能先进。采煤机摇臂工作时由扭矩轴驱动，能量逐级传递，三轴起均载作用，四轴和五轴构成齿轮的变速级，末级为四行星减速器用以降低速度。并对各级齿轮及相应的传动轴进行了设计计算和校核，设计计算结果满足设计要求。关键词：采煤机；摇臂；传动系统；行星机构 I

Abstract In the present coal mine of our country,the thin reserves of coal seam are still rich ,are larger for the demand of the small-power machine of coal mining.And cannon pick safety comparison little,productivity is also low;Zong pick for equipment requirement higher,and investment cost is compared.So for in thin coal seam development meet the high general machine of coal mining is very necessary. And the design is adapted for thin seam in general and for high design. Mainly from the mechanical point of view of the electric traction drive thin seam shearer's arm was designed to take two-motor horizontal layout, cutting electrical capacity of 2×100kW; mining and other hard parting with the comprehensive mechanization of coal mining face, high reliability and advanced performance. Shearer work by the torque arm shaft drive, the energy transfer step by step, from both three-axis load, four-axis and five-axis gear shift level form, the end of grade four planetary gear reducer to reduce the speed. And levels of gear and drive shaft were designed corresponding calculation and verification, design calculations to meet the design requirements. Keywords：Shearer;Ratio Rocker;Transition system II

180 滚筒采煤机截割部的设计

滚筒采煤机截割部的设计 1 引言煤是重要的能源物质，在我国有着很大的储量。采煤一直以来都被人们看作一项非常危险的事情。在以前国内有很多小型煤窑，由于规模小，技术落后，大部分都是靠人工进行挖煤、运输煤。因此经常出现各种事故，而且大量浪费了资源。大型的采煤机械的出现使这一现象得到了改观。采煤机作为采煤的主要工具是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。它对提高煤的采掘效率有着重要的影响。因此国内外采煤机的设计、改进一直都在以较快的速度向前发展。最早的滚筒采煤机出现在英国，它是把截煤机的减速箱部分改成允许安装一根横轴和截割滚筒。由于其水平轴截割滚筒的设计优于截煤机，因此其改进型比刨煤机更适宜英国开采条件，但在 20 世纪 50 年代这种采煤机并非是唯一应用的采煤设备。另外有一种有竞争的采煤机是钻削式采煤机。这种采煤机配有一个按螺钻原理设计的主截割部，其应用范围主要局限与薄煤层。滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，因此摇臂滚筒采煤机应运而生。 20世纪60年代末，久益公司生产出10CM、11CM 系列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形。到70年代末，在11CM型基础上又生产出12CM系列连续采煤机。经过对12CM系列连续采煤机的不断改进、完善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的 12CM12—10B、12CM18—10D和B型机，以及适用于特别坚硬煤层的12HM31C型和B型机 (神东常用12CM12—10B、12CM18—10D)。80年代后期至今连续采煤机在采煤业中得到了广泛的应用，并且得到了长足的发展。我国对这种连续型采煤机的应用始于70 年代中期。那时主要靠引进外国的产品，80年代以前主要是引进单机。随着国内采煤机技术的发展到了90年代变成以配套引进为主。目前国内在采煤机研发和设计方面和国外有很大的差距。煤炭科学研究总院太原分院早在1990年就开始进行连续采煤机的研究，曾完成了轻型连续采煤机的设计、引进设备的国产化大修等工作。煤炭科学研究总院上海分院也承担了一些项目。尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真正在煤矿上见到国产连采机的新产品。

滚筒式采煤机的四个组成部分

滚筒式采煤机的四个组成部分（图）核心提示：滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。1．截割部采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。 1．截割部采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。双滚筒采煤机具有两个结构相同、左右对称的截割部，分别位于采煤机的两端，可同时由一台电机驱动，也可以分别由两台电动机驱动。截割部的结构如下： (1)截齿。截齿是采煤机直接落煤的刀具，对截齿的要求是强度高、耐磨，几何形状合理，固定牢靠。滚筒式采煤机的截齿有扁形截齿和镐形截齿两种。扁形截齿即刀形截齿，它是沿滚筒径向安装在螺旋叶片和端盘的齿座中，故又称径向截齿，可以截割不同硬度和韧性的煤，适应性较好。镐形截齿分为圆锥形截齿和带刃扁截齿。镐形截齿基本上是沿滚筒切向安装的，故又称切向截齿，适用于脆性及裂隙多的煤层。 (2)螺旋滚筒。螺旋滚筒由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳组成。螺旋叶片用来将截落的煤推向输送机。端盘紧贴煤壁工作，以切出新的整齐的煤壁。齿座上的孔中安装截齿。叶片上两齿座间布置有内喷雾喷嘴，内喷雾水则由喷雾泵通过供水系统引入滚筒并通向喷嘴。筒壳与滚筒轴连接。采煤机滚筒的旋转方向根据其使用条件不同而异，旋转方向的确定原则是有利于装煤和机器的稳定。 (3)截割部传动装置。截割部传动装置常用齿轮传动，其功用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。 2．牵引部采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构连续落煤或调动机器的任务。它包括牵引机构和传动装置两个部分。对牵引部的要求是：有足够大的牵引力；牵引速度一般为0～10m/min，而且可以无级调速，以适应在不同煤质条件下工作}在电动机转向不变的情况下能正、反向牵引和停止牵引；有自动调速系统和可靠的保护装置，以及操作方便等。 3．电气设备滚筒采煤机的电气设备主要由隔爆型三相异步电动机、隔离开关、中间箱、集中控制板和电缆组成。这些电气设备为采煤机提供动力源，控制采煤机的启动、停止，对电动机及液压系统的超温、过载、欠载、断相、过流等故障进行保护。 4．辅助装置辅助装置包括底托架、调高调斜装置、喷雾降尘装置、挡煤板、防滑装置、电缆拖移装置及辅助液压系统等。 (1)底托架是支承采煤机整个机体的一个部件，采煤机的电动机、截割部和牵引部在底托架上组成为一个整体，并且用螺栓固定在底托架上，通过底托架下的四个滑靴骑在工作面输送机上。 (2)滚筒调高是为了适应煤层厚度的变化，在煤层高度范围内上下调整滚筒位置；滚筒调斜是为了使下滚筒能适应底板沿煤层走向的起伏不平，使采煤机机身绕其纵轴摆动。