采煤机基本结构设计
薄煤层采煤机截割部结构设计说明书
3.5.1 齿轮工艺选定................................................................................30 3.5.2 确定各主要参数............................................................................31 3.5.3 几何尺寸计算................................................................................33 3.5.4 齿轮强度验算................................................................................35 3.5 轴的设计及强度校核...............................................................................38 3.5.1 选择轴的材料................................................................................38 3.5.2 轴径的初步估算............................................................................39 3.5.3 求作用在齿轮上的力....................................................................39 3.5.4 轴的强度效核................................................................................41 3.6 轴承的寿命校核.......................................................................................44 3.6.1 对Ⅲ轴的轴承进行寿命计算........................................................44 3.6.2 行星轮轴承寿命的计算................................................................46 3.7 花键的强度校核.......................................................................................46 3.7.1 Ⅳ轴花键校核 ...............................................................................46 3.7.2 行星轮系花键校核........................................................................47 结 论........................................................................................................................48 致 谢........................................................................................................................49 参考文献....................................................................................................................50
第一章 采煤机械
因此，只要在采煤机的工作过程中，让牵引链松边的固定 点移动，就可以减缓甚至消除拉力递增的现象。 采用弹簧张紧时，设其松边的初拉力为P0，弹簧刚度为C， 则开始采煤时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为
L EF ( P0 P ) 1 C ( 2 P0 P )
当它离开工作面一端的位移为x时，牵引链和两个弹簧张 紧器的总弹性变形量为
a.手把操作机构 组成：旋钮26、螺旋副25 b.工作原理： 伺服变量机构 组成：调速套24、伺服阀22、差动杠杆23、变量液压缸21 工作原理： （3）保护系统 保护系统包括双重压力过载保护、低压失压保护、电动机功 率过载保护和主液压泵自动回零等油路。 a.双重压力过载保护油路 组成：压力调速阀19、失压控制阀20、高压安全阀5 工作原理： b.失压保护回路 组成：失压控制阀20 工作原理： c.电动机功率保护回路 组成：电磁阀27、失压控制阀20
1 EF
x P2
L x P1
因为牵引链两端刚性固定，牵引链的弹性伸长量应保持不变，且
P1 P2 P
经整理即得
P2 P0 P (
x L
) x L )
P1 P0 P (1
由此可见，随着采煤机的向前牵引，牵引链的松边和紧边 拉力都存在不断递增的现象。紧边拉力P1从P0+P增大到 P0+2P，几乎增大了一倍。采煤机到达工作面一端后，在反 向牵引的过程中，也存在同样的情况。采煤机的有效牵引力只 有P，却要按P0+2P选用圆环链和设计牵引部，显然是一个问 题。 为了找到解决问题的办法，先要弄清楚拉力递增现象的物 理意义。对于同一根牵引链来说，紧边和松边的当量弹性模量 和当量断面积是相同的。所以，链段单位长度的弹性变形量 （即弹性应变）正比于所受的拉力，因而牵引链紧边的应变一 定大于松边的应变。随着采煤机的向前牵引，应变较大的紧边 逐渐向应变较小的松边转移。这些转移入松边的链段因受到的 拉力减小而要缩短，以致引起整条松边的应变和拉力P2逐渐增 大。为了保持要求的有效牵引力P，紧边拉力P1也就跟着增大。 这就是牵引链拉力递增的原因。
采煤机的基本结构及工作原理
采煤机的基本结构及工作原理采煤机（coal mining machine）是一种用于开采煤炭的机械设备，广泛应用于煤矿工作中。
它的基本结构由切割装置、输送装置、支撑装置和液压系统等组成，通过工作原理实现对煤炭的切割和提取。
1.切割装置：采煤机的切割装置由切割齿、滚筒和切割机构等组成。
它通过旋转滚筒上的切割齿对煤炭进行切割，将煤炭从岩石中分离出来。
切割装置的旋转速度和切割齿的设计都会影响到切割效果。
2.输送装置：采煤机的输送装置由皮带输送机和链条输送机构成。
它将被切割的煤炭通过输送带或链条输送到工作面的一侧或顶部。
输送装置的运行速度和输送能力会影响到采煤机的工作效率。
3.支撑装置：采煤机的支撑装置由支撑架、支柱和液压系统等组成。
它用于支撑和稳定采煤机，在工作面上形成临时的支护系统。
支撑装置的稳定性和可靠性对于保证采煤安全和提高采煤效率至关重要。
采煤机的工作原理如下：1.支撑装置工作原理：先将采煤机的支撑架部署在工作面上，通过液压马达或液压缸进行升降和伸缩，以起到支撑和稳定采煤机的作用。
2.切割装置工作原理：切割装置通过驱动滚筒旋转，切割齿与煤炭接触，同时通过液压系统提供的压力使切割齿进入煤炭，完成对煤层的切割。
3.输送装置工作原理：被切割下来的煤炭通过切割装置的滚筒将其推向输送带（或链条），通过输送带（或链条）将煤炭输送到工作面的一侧或顶部。
4.液压系统工作原理：液压系统通过油泵提供的高压液体推动液压缸，实现对支撑装置、切割装置和输送装置等部件的控制和驱动。
综上所述，采煤机的基本结构和工作原理能够实现对煤炭的切割和提取。
在实际应用中，采煤机的工作效率和切割质量受到设计参数、工作条件和操作技术等多方面因素的影响，因此要进行科学的设计和合理的操作，以达到最佳的采煤效果。
采煤机牵引部总体设计
本文是新型采煤机牵引部整体设计的说明书。设计通过参考大量产品资料和指导老师的指导，分析以往典型采煤机在薄煤层开采中的液压部分存在的问题，利用多种方法改进，权衡许多重要参数最终将牵引部定为由液压装置提供动力，链轮牵引的基本形式，将采煤机的直线行走运动性能十分稳定。
本文主要是关于牵引部的整体设计，主要阐述牵引部各轴、齿轮以及轴承等的选型及选型和改进措施，其中以动力传动的确定为主。还有关于牵引部的总体传动系统的传动比的计算。最后，为牵引部的生产和使用中遇到的实际问题以及问题的解决提了一些要求和建议，帮助用户能更好的使用机器。设计说明书中不易表达出来的地方还配有图纸来说明。
（4）特殊机型采煤机的发展及应用。如天地科技股份有限公司上海分公司开发的MG250/300.NWD型电牵引短壁采煤机，可用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采：“三下一上”采煤；煤柱和边角媒回收；短臂工作面双巷或单巷开采；长壁面开机窝；煤巷掘进等。再如，新汶矿业集团从乌克兰引进的螺旋钻式采煤机已成功用于难采煤层，一台螺旋钻机仅需3-4名工人在工作面回采巷道内操作，月产6000t以上，实现了真正的无人工作面安全生产。
（1）矿山地质条件的多样性。这表现在煤层厚度的变化(从0.5至5米)，煤层倾角的变化(从0至90°)，煤质坚硬度的变化(从50至350公斤力／厘米)，围岩稳定性和煤层中夹石坚硬度的变化；
（1）元部件可靠性大幅提高。为提高采煤机的可靠性，减少故障率，采煤机齿轮的设计寿命以提高到2000h以上，轴承的寿命提高到3000h以上，并且还有进一步提高的趋势。液压泵和液压马达的寿命已达10000h。
（2）电牵引方式趋向交流变频调速。电牵引采煤机的牵引方式按牵引电机的类型可分为直流牵引和交流牵引。由于交流变频调速电牵引系统具有技术先进可靠、维护管理简单、价格低廉等特点，近几年发展很快。20世纪90年代中后期研制的大功率电牵引采煤机均采用交流变频调速牵引系统。交流牵引正逐步替代直流牵引。成为今后电牵引采煤机的发展方向。早期的交流电牵引均采用一个变频器拖动两台牵引电机，变频器对电机的性能参数难以准确检测，控制和保护功能无法完全发挥。德国在开发SL300时，采用两个变频器分别拖动两台牵引电机的牵引系统，使牵引的控制和保护性能更加完善。这种一拖一的牵引系统也正被逐步的采用，成为电牵引技术发展的又一个特点。
上海天地采煤机原理与结构
胶带输送机
在采煤工作面的出煤口处，通过胶 带输送机将煤输送到地面或者其他 运输设备上。
运输与转载
采煤机运输过程中涉及转载环节， 即将采煤机切割下的煤通过溜槽和 过渡槽等设备转载到刮板输送机或 胶带输送机上。
03
进的技术和设备，提高采煤机的自动化程度和生产效率。
同时，采煤机也将更加注重环保和安全，通过改进设计和采用
03
新型材料，降低能耗和减少对环境的影响。
采煤机未来展望
随着煤炭资源的不断减少和环保要求的不断提 高，采煤机未来的发展将面临更多的挑战和机 遇。
未来采煤机将更加注重智能化、自动化和人性 化，通过引入人工智能、物联网等先进技术， 实现采煤机的远程监控和智能调度。
通过截齿的旋转运动破碎煤岩 ，并将破碎后的煤装入刮板输
送机。
牵引部
为采煤机提供行走动力，实现 采煤机的连续切割和移动。
辅助装置
为采煤作业提供必要的辅助功 能，如降尘、照明和通讯等。
电气控制系统
根据作业需求，实时控制采煤 机的运行状态，确保安全稳定
。
采煤机维护与保养
日常检查
检查各部件的紧固情况、润滑状况和 冷却系统是否正常。
滚筒旋转切割
采煤机的滚筒通过高速旋 转，利用截齿对煤壁进行 冲击和切割，将煤从煤壁 上割落。
截齿更换
采煤机的截齿是易损件， 需要定期更换。根据不同 的采煤条件和煤质，需要 选用不同型号的截齿。
喷雾降尘
采煤机配备有喷雾降尘装 置，通过喷水降尘减少粉 尘对作业环境和工人的影 响。
采煤机运输原理
刮板输送机
采煤产量。
采煤机截割部设计[MG300700-WD]
![采煤机截割部设计[MG300700-WD]](https://img.taocdn.com/s3/m/0bcce3ac284ac850ad02421c.png)
摘要长壁工作面采煤设备由三大件组成：液压支架，刮板运输机和采煤机。
随着长壁采煤经验的增加，根据不同地质条件对采煤机做了一些改进，使长壁工作面采煤在将来的煤炭工业上起到更显著的作用。
本论文设计的是电动机功率为700hp。
电动机主要是为截割部割煤和牵引部提供动力，采煤机装有两个电动机，一台用于牵引部和一个截割部，另一个电动机则为另一个截割部和其他辅助设备提供动力。
本文主要讲述了采煤机截割部的设计。
采煤机截割部是实现采煤机减速的单元。
截割部里采用了四级减速，动力由采煤机电动机通过齿轮传递到采煤机滚筒来实现割煤。
对称的摇臂结构使采煤机实现左右摇臂可以互换。
截割部采用增加惰轮的个数来增加摇臂的长度，从而实现增大采煤机的截深。
关键词：滚筒采煤机截割部摇臂长壁工作面采煤ABSTRACTLongwall equipment consists of three major components:the hydraulically powered roof support,the chain conveyor,and the coal-cutting machine.As a result of increased experience with longwall installations under different conditions,certain improvements are being made.since longwall mining is obviously going to play a much larger role in the coal mining industry in the future.this text design is the electric motor power is a 700 hps.Electric motor mainly is the power source for the shearer.It provides for the cutting drum.The large capacity shearers are generally equipped with two electric motors: one for the haulage unit and one gearhead and the other for the other gearhead and other ancillary equipment.This paper is mainly about the design of the ranging-arm of the cut unit.The ranging-arm is a speed reduction unit.It consists of four stage drives.The power applied by the cutter motor through three spur gear transmissions and one epicyclic gearing drives the drum to cut coal. The external form of the ranging-arm is straight and symmetrical structure which enables the lest and right ranging-arms can replace each other. The gears referred in this parper are all profile-shifted gears in order to increase their strength.Keywords:Shearer cut unit Ranging-arm longwall mining目录1 绪论 (1)1.1我国采煤机30多年的发展进程 (1)1.1.1 20世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段 (1)1.1.2 20世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期 (1)1.1.3 20世纪90年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代 (2)1.2国际上电牵引采煤机的技术发展状况 (4)1.3国内电牵引采煤机的发展状况 (5)2总体方案的确定 (6)2.1MG300/700-WD型采煤机简介 (6)2.1.1概述 (6)2.1.2主要技术参数 (7)2.1.3结构特点 (7)2.2摇臂结构设计方案的确定 (7)2.3截割部电动机的选择 (8)2.4传动方案的确定 (9)2.4.1 传动比的确定 (9)2.4.2 传动比的分配 (9)3 传动系统的设计 (11)3.1各级传动转速、功率、转矩的确定 (11)3.2齿轮设计及强度效核 (13)3.3轴的设计及强度效核 (23)3.3.1 先确定Ⅲ轴 (23)3.3.2轴4的设计及强度效核 (29)3.3.3惰一轴的设计 (35)4 行星传动机构的设计过程 (37)5 采煤机的使用与维护 (57)5.1采煤机使用过程中常见故障与处理 (57)5.2大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 (59)5.3采煤机轴承的维护及漏油的防治 (60)5.4煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 (62)5.5硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 (66)总结 (69)参考文献 (70)致谢 (71)1 绪论1.1我国采煤机30多年的发展进程1.1.1 20世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院上海分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机，另一方面改进普采配套的DY100型、DY150型单滚筒采煤机；70年代中后期，制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。
采煤机截割部设计
1 综述MG500/1200-WD型交流电牵引采煤机为典型代表。
该1.1.2设计蓝图1)整机的设计方案1.1.5截割部、行走部电机的选用截割部：选取型号为YBCS3—500的矿用隔爆型三相交流异步电动机。
行走部：选取型号为YB280S-4的矿用隔爆型三相交流异步电动机。
1.1.6摇臂减速箱有壳体、一轴、第一级减速惰轮组、二轴、第二级惰轮组、中心齿轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器、中心水路、离合器等组成。
1.2.4采煤机的进刀方法1)端部斜切法2)中部斜切法3)正切进刀法1.3采煤机的发展趋势电牵引采煤机仍然是采煤机的发展方向，液压牵引采煤机制造进度高，在井下易被污染，因而维修困难，使用费用高，效率和可靠性则较低。
德国Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一台电牵引采煤机，在随后的20年中，美国、日本、法国、英国等都大力研制并发展了电牵引采煤机。
电牵引采煤机具有良好的牵引特性、可用于大倾角煤层、运行可靠、适用寿命长、反应灵敏、动态特性好、效率高、结构简单、有完善的检测和显示系统。
因此，电牵引采煤机是今后的发展方向，近年来综采高产高效的世界记录都是由电牵引采煤机创造的。
2 设计过程2.2摇臂减速器传动比的安排总传动比等于截割电动机的转速与滚筒的转速比值:电动机转速：1486r/min滚筒转速：37r/min总传动比：1486/min40.1637/minrir==传动比分配:对于采煤机结构的特殊性（如机厚及其约束），对于厚煤层型采煤机一般使用两级圆柱直齿轮减速，带两级2K －H 负号行星齿轮减速。
行星齿轮传动安排在最后一级较合理，既可利用滚筒滚毂内的空间，又可减少前面圆柱直齿轮的传动比和尺寸。
采煤机机身高度受到严格限制，每级圆柱直齿轮传动比一般为34j i ≤ ，行星齿轮46j i ≤ 。
行星齿轮减速级传动比：初步估算第一级行星齿轮减速级传动比为 4.95baH i =查表得可取：a Z ＝23，b Z ＝91，g Z ＝34，3P n =初步估算第二级行星齿轮减速级传动比为 3.96b aH i =查表得可取：a Z ＝25，b Z ＝99，g Z ＝37，4P n =两级圆柱齿轮传动总传动比：40.16 2.054.96 3.95i ==⨯ 为有效利用空间，同时尽可能使所设计的采煤机机身高度较小，传动比应从高速级向低速级递减1j j i i +<，在初步设计时可按：115%~10%j j j i i i ++-=进行选取。
机械毕业设计205MG2×100460-WD型采煤机截割部结构设计
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IAbstractIn 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 systemIIIII 目 录摘要 .............................................................................................................................. I Abstract (II)第1章 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外采煤机发展及使用状况 (1)1.2.1 采煤机在我国的使用情况 (1)1.2.2 采煤机在国外的发展和使用 (2)1.3 本文的主要内容 (2)1.4 设计意义 (2)第2章 截割部传动总体设计 (3)2.1 MG2X 100/460-WD 采煤机主要参数 (3)2.2 总体方案确定 (3)2.3 摇臂长度及电机的确定 (4)2.4 总传动比的计算与分配 (5)2.4.1 总传动比的计算 (5)2.4.2 总传动比的分配 (5)2.4.3 截割部的运动和动力参数计算 (6)第3章 截割部系统传动设计 (8)3.1 齿轮设计 (8)3.1.1 12,Z Z (惰轮)齿轮设计与校核 (8)3.1.2 3Z 大齿轮设计与校核 (16)3.1.3 45,Z Z 齿轮设计与校核 (22)3.1.4 67,Z Z (惰轮)齿轮设计与校核 (29)3.1.5Z齿轮设计与校核 (36)83.1.6,,Z Z Z一级行星齿轮设计与校核 (41)A C B3.2轴的设计校核及轴承寿命计算 (50)3.2.1Ⅰ轴的设计校核及轴承寿命计算 (50)3.2.2 Ⅳ轴的设计校核及轴承寿命计算 (55)3.2.3行星轮系太阳轴的设计校核及轴承寿命计算 (60)结论 (63)致谢 (64)参考文献 (65)IVV CONTENTSAbstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 Background topics (1)1.2 The development and use status at home and abroad Shearer (1)1.2.1 Shearer use in China (1)1.2.2 Shearer in the development and use of foreign (2)1.3 This study includes (2)1.4 Design of significance ................................................................................ 2 Chapter 2 Drive the overall design of cutting unit . (3)2.1 MG2X 100/460-WD main parameters Shearer (3)2.2 Overall program to determine (3)2.3 Department of Motor Selection cutting (4)2.4 The distribution of the overall transmission ratio (5)2.4.1 Calculation of the total transmission ratio (5)2.4.2 The distribution of the total transmission ratio (5)2.4.3 Cutting Part of the movement and the Dynamic Parameter (6)Chapter 3 Department of System Design cutting drive (8)3.1 Gear Design (8)3.1.1 12,Z Z (Idler) gear design and Verification (8)3.1.2 3Z great gear design and Verification (16)3.1.3 45,Z Z gear design and Verification (22)3.1.4 67,Z Z (Idler) gear design and Verification (29)3.1.5 8Z gear design and Verification (36)3.1.6,,Z Z Z a planetary gear design and Verification (41)A C B3.2Shaft and bearing life calculation design check (50)3.2.1ⅠShaft and bearing life calculation design check (50)3.2.2ⅣShaft and bearing life calculation design check (55)3.2.3Solar planetary gear shaft and bearing life calculation design check (60)Conclusion (63)Thanks (64)References (65)VI第1章绪论1.1 选题背景20世纪90年代，电牵引采煤机全面发展起来，国产电牵引采煤机虽然发展很快，但在性能和可靠上与世界先进国家相比还存在较大的差距。
采煤机的基本结构和原理 共27页
目前，在矿区使用的煤机基本上是横向布 置。
3、采煤机按牵引方式可分为： 机械牵引：结构简单，元件单一，维修方 便，但适应性差，现在以基本淘汰；
液压牵引：控制、操作简便，功能齐全， 适应范围较广；
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 转动，左螺旋滚筒应是逆时针转动。不论采煤机 的牵引方向如何，都必须保持这个关系。
螺旋滚筒的几个参数
滚筒的转向：为了增强采煤机的工作稳定性，避 免两个滚筒受到的截割阻力方向相同，双滚筒采 煤机的两个滚筒的转向应相反。 滚筒直径较大时，滚筒生产率大于运输机生产率， 前滚筒截煤量大于后滚筒，后滚筒装煤量大于前 滚筒，一般采取“前顺后逆”;滚筒直径较小时， 一般采用“前逆后顺”，这时前后滚筒都不经摇 臂下面装煤，有利于装煤效率和生产率。
作面的地质条件，达到较好的使用效 果。要考虑煤层的厚度和倾角，同时 也要考虑煤质和煤层中的夹矸等，以 及对顶板和底版的起伏、厚度变化和 断层等情况的适应能力。
生产效率方面：采煤机的生产率，应与矿
井的井型和使用条件相适应。一般来讲， 采煤机应具有较高的生产效率和较低的能 耗比，以便增加煤炭产量、降低生产成本， 使采煤机具有推广价值。同时也要考虑与 之相配套的转载、破碎、运输、洗选系统 的能力，在技术和经济方面都是合理可行 的。
电牵引：控制、操作简便，传动效率高， 适用于各种地质条件的工作面，目前，电 牵引采煤机已成为采煤机的发展方向。
液压、电牵引方式采煤机均具有可自行走 性，操作单元 相对独立，因而后来被广泛使用。
采煤机的基本结构及工作原理
开采方式 长壁式滚筒式采煤机
驱动方式
机
电牵引采煤机
直流电牵引 （MG463-WD）
交流电牵引
与工作面运输机的 配合方式
骑槽式
爬底板式
滚筒的数量 单滚筒式采煤机 双滚筒式采煤机
适应煤层的倾角 缓斜煤层采煤机
大倾角煤层采煤机 急斜煤层采煤机
适用煤层的厚度 薄煤层采煤机
滚筒转向 滚筒转向是根据装煤效果和采煤机的稳定性综合考虑的。 双滚筒采煤机：“左转左旋，右转右旋”；“前顺后逆” 单滚筒采煤机：左工作面，右旋滚筒;右工作面，左旋滚筒。
“顺转”或“逆转
短壁采煤机是一种特殊类型的单滚筒采煤机，须采用特殊的采煤工艺。 用户应根据工作面配套设备及巷道的结构，选择机器在输送机头或机尾 或转进刀，无需斜切进刀。
今后采煤机的发展方向目前国内生产的采煤机不仅在结构布置性能参数以及部件的形体尺寸等方面与美国joy公司德国eickhoff公司等进口机型有着明显的差距而在自动化工作面中采煤机所采用的自动控制技术传感器技术计算机技术设备工况监测及故障诊断技术采煤机自动调高技术自动操纵远程通讯和集中控制技术等方面也是相差甚远
端盘截齿引起轴向力：端盘上的角度齿处于半封闭截割条件，且大都向煤壁倾 斜布置，故产生较大的轴向力，且指向采空区侧。
滚筒装煤引起轴向力：螺旋叶片装煤时产生的抛煤和推煤反力，其方向指向煤 壁侧的反力。
滚筒轴向移位引起轴向力：由于滚筒的推进阻力与牵引力不同线等原因，故存 在一水平扭转力矩，导致采煤机在水平面内产生整体横向偏转，导致截煤时滚 筒轴向移位，这一移位相当于滚筒沿轴向有一进刀量，因而产生一附加轴向力 。
美国JOY公司
20世纪70年代研制成功1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机 后，又陆续研制了2LS-6LS型的多种多电机横置直流电牵引采煤机 ，90年代在4LS、6LS型的基础上又开发了6LS5、7LS系列交流电 牵引采煤机，其中7LS7采煤机的总功率为2345kW。
采煤机的行走部分设计
采煤机的⾏⾛部分设计摘要MG400/900-WD型采煤机是⼀种多电机驱动，横向布置的交流电牵引采煤机。
根据采煤机现在的发展动态通过分析与⽐较，确定了采煤机的牵引⽅式，并且对牵引部的基本参数进⾏了详细的计算，介绍了⾏⾛部传动系统的拟定；传动装置的运动及动⼒参数的计算；各个齿轮的⼏何尺⼨的确定；以及轴、⾏星齿轮和花键的设计计算和校核。
牵引电机输出的转矩经三级圆柱齿轮和⼆级⾏星齿轮减速器减速后，由⾏星架输出，通过驱动轮与⾏⾛轮相啮合，再由⾏⾛轮与⼯作⾯刮板输送机上的齿轨啮合使采煤机来回⾏⾛，同时制动轴输出轴通过键与制动器相连，实现电牵引部的制动。
MG400/900-WD型采煤机，操作⽅便，可靠性⾼，事故率低，开机效率⾼，可满⾜⾼产⾼效⼯作⾯的需要。
关键词：采煤机；牵引部；⾏⾛部；⾏星齿轮AbstractThe MG400/900-WD coal mining machine is more than one kind of motor-driven, crosswise arrangement alternating current hauling coal mining machine. TAccording to the coal mining machine now development through analysis and comparison, determine the shearer traction, and the traction of the basic parameters are calculated in detail, introduces the walking part of the transmission system of the protocol; transmission device of kinematic and dynamic parameters calculation; each gear to determine the geometric size, and shaft; planetary reduction gear and spline design calculation and checking.he pulling motor outputs torque decelerates after the third-level cylindrical gears and the second-level planet gear reduction gear, by the planet carrier outputs, with walks lining on the feet and palms of buddha meshing through the driving gear, by walks again round and on working surface scraper conveyer's rack rail meshing causes the coal mining machine back and forth to walk, simultaneously the brake spindle output shaft is connected through the key and the brake, realizes the electricity hauling department brake.The MG400/900-WD coal mining machine, the ease of operation, the reliability is high, the accident rate is low, the starting efficiency is high, may satisfy the high production highly effective working surface the need.Key word: The coal mining machine；the hauling department；walks；⽬录1.引⾔ (1)1.1采煤机械发展的历史 (1)1.2国外采煤机的发展状况 (1)1.3国内采煤机的发展状况 (3)1.4电牵引采煤机产⽣和发展 (4)1.5采煤机类型 (5)1.6采煤机的组成 (6)1.7电牵引采煤机的优点 (7)2.牵引机构传动系统 (9)2.1主要技术参数 (9)2.1.1电动机的选择 (10)2.1.2传动⽐的分配 (11)2.2牵引部传动计算 (15)2.2.1各级传动转速、功率、转矩 (15)3.牵引部齿轮设计计算 (18)3.1齿轮1和齿轮 2的设计及强度效核 (18)3.2齿轮3和齿轮 4的设计及强度效核 (27)3.3齿轮5和齿轮 6的设计及强度效核 (34)4.牵引部⾏星机构的设计计算 (42)4.1配齿计算 (42)4.2⾏星齿轮的计算 (44)4.3⾏星轮啮合要素验算 (58)5.轴的设计及校核 (62)5.1 确定轴的最⼩直径 (62)5.2花键的强度校核 (74)5.3轴承的校核 (75)6.采煤机的使⽤和维护 (78)6.1采煤机轴承的维护 (78)7.总结 (80)参考⽂献 (81)致谢 (82)1引⾔1.1采煤机械发展的历史煤炭企业由劳动密集型转向资本及技术⾼密集型。
采煤机基本结构及机械原理(要点
不断改进,如采用大功率水冷电机来提高生产能力,开 采厚度较大的坚硬煤层；采用粗齿滚筒提高块煤率； 采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采 煤机同时作业等。 截煤机 机械化掏槽的机器，用以增加爆破自由面，提高 爆破效率，有圆盘式、截杆式和截链式三种。钢丝 绳两端分别固定在锚柱和截煤机的绳筒上。工作时 绳筒转动，将截煤机拉向前进，速度为0.25～ 1.1m/min。牵引钢丝绳长25m，每前进20～25m需 移置锚柱。截煤机不能直接落煤，在工作面上需增 加爆破落煤的工序，已被滚筒采煤机代替。
修 改 序 号
第二章采煤机主要组成及工作原理
2.1筒，左、右牵引机构， 电控箱，液压系统，电气系统，冷却喷雾系统，辅助装置， 各部位电机等部件组成。 2.2采煤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轨和铲煤板上。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，液压泵箱四段组成主机身， 该四段主要采用対节螺栓或液压拉杠联结，无底托架，机身 两端铰接左右摇臂并通调高油缸铰接。两个行走箱左右对称 布置在牵引部的老塘侧，由两台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。
采煤机型号的定义
M M G M
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A
W
D
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系列序 号以阿 拉伯数 字显示 但按单 机设计 产品时 可省略
类 型 代 号 ︓ 采 煤 机
采煤机降尘系统喷嘴结构的设计
总第215期 机械管理开发Total 215 2021 年第3 期__________________MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT_______________________N〇.3,2021iS i十H论与方法 D01:10.16525/l4-1134/th.2021.03.018采煤机降尘系统喷嘴结构的设计王建龙(晋能控股煤业集团四侯煤矿，山西阳城048108)摘要：为进一步提升采煤机降尘系统对工作面煤尘、粉尘的降尘效果，在分析喷雾降尘理论的基础上，着重对喷嘴结构尺寸（喷嘴〇半径、喷嘴厚度、旋流室锥角）进行优化设计，同时得出最佳入口水压力，为保证工作面安全生产奠定基础。
关键词：采煤机喷雾降尘喷嘴喷嘴口半径结构特性参数中图分类号:T D714.4文献标识码:A引言一直以来，安全生产备受煤矿企业的关注，主要 威胁源包括有瓦斯、粉尘、矿井水等。
其中，当粉尘浓 度过高时不仅会威胁工作面作业人员的身体健康，还会导致工作面发生爆炸。
而且，多年来煤矿一直将 研究重点放在综采和掘进工作面，而忽略了对工作 面煤尘、粉尘的治理[1]。
工作面煤尘、粉尘主要来源 于采煤机截割煤层、带式输送机装载点。
本文将对采 煤机喷雾降尘系统中对应的喷嘴结构进行设计，以提高采煤机喷雾系统的降尘效果。
具体阐述如下。
1喷雾降尘理论研究为提高采煤机喷雾系统的降尘效果，需充分掌 握影响喷雾降尘效率的主要因素，并针对喷嘴结构 进行优化设计。
经研究可知，影响采煤机喷雾系统降 尘效果的主要因素可总结为如下几点。
1.1煤尘、粉尘与雾滴之间的相对运动速度经理论研究可知，当煤尘与雾滴之间的相对速 度越大时，越有利于煤尘与雾滴凝聚，从而能够提高 降尘效果。
实践表明，当雾滴的直径为0.1 mm时且 煤尘与雾滴之间的相对速度为30 m/S时，对直径为 2 粉尘的降尘率可达55%。
结合多年降尘经验，当煤尘与雾滴之间的相对速度大于20 m/s时，才能 达到有效的降尘。
采煤机主要技术特征
采煤机主要技术特征一、引言采煤机作为煤矿开采中的重要设备，其性能和技术特征对于提高采煤效率和保证安全生产具有重要意义。
本文将从采煤机的结构、动力系统、控制系统等方面进行详细介绍，以期为读者提供全面的了解。
二、结构特征1. 采煤机整体结构采煤机主要由截割部分和牵引部分组成，其中截割部分包括截齿、截齿架、刀盘等，牵引部分包括驱动系统和转向系统等。
整个采煤机的结构紧凑，便于操作和维护。
2. 截齿截齿是采煤机截割部分的核心组成部分，其质量直接影响到整个采煤过程的效率和安全性。
目前常用的截齿有钢制截齿和硬质合金截齿两种。
钢制截齿价格便宜但易损坏，而硬质合金截齿则耐用但价格较高。
3. 刀盘刀盘是采煤机截割部分的重要组成部分，其主要作用是提供截齿的支撑和转动力。
目前常用的刀盘有链条式和齿轮式两种。
链条式刀盘结构简单但噪音大，而齿轮式刀盘则较为稳定但维护成本高。
三、动力系统1. 电动机采煤机的电动机是其动力系统的核心部分，其性能直接影响到整个采煤过程的效率和安全性。
目前常用的电动机有交流电动机和直流电动机两种。
交流电动机具有启动快、转速稳定等优点，而直流电动机则具有调速范围广等优点。
2. 变频器变频器是采煤机控制系统中重要的组成部分，其主要作用是对电动机进行调速控制。
目前常用的变频器有开环控制和闭环控制两种。
开环控制简单易操作但精度较低，而闭环控制则精度高但成本较高。
四、控制系统1. 传感器传感器是采煤机自动化控制系统中不可或缺的组成部分，其主要作用是采集各种参数数据并传输到控制系统中。
目前常用的传感器有压力传感器、温度传感器、位移传感器等。
2. PLCPLC是采煤机自动化控制系统的核心部分，其主要作用是对整个采煤过程进行自动化控制。
目前常用的PLC有西门子、三菱等品牌。
不同品牌的PLC具有不同的功能和性能，选择时需要根据实际需求进行选择。
3. 人机界面人机界面是采煤机自动化控制系统中重要的组成部分，其主要作用是提供操作界面和显示界面，方便操作人员进行操作和监控。
滚筒采煤机
2．传动比分配 采煤机需要3～4级减速 行星齿轮传动安排在最后一级/双级，既可利用 滚筒筒毂内的空间，又可减小前各级齿轮的传动 比和尺寸 大功率电牵引采煤机普遍采用双行星齿轮传动， 并置于滚筒筒毂内
采煤机机身高度严格限制，传动比ij ≤3～4(行星 齿轮传动5～6)；为有效利用空间，传动比应从高 速级向低速级递减，即ij+1< ij
筒毂直径Dg愈大，滚筒内容纳碎煤的空间愈小， 碎煤在滚筒内循环和被重复破碎的可能性愈大
在满足筒毂内安装轴承和传动齿轮的条件下，应 保持叶片直径与筒毂直径的适当比例
2．滚筒宽度 滚筒两端最外边缘截齿齿尖的轴向距离
为有效利用煤的压张效应，减小截深有利。截深太 小，对采煤机生产率有影响
截深0.8m。趋势：加大到1.0～1.2m
（6）行星齿轮传动为多齿啮合，传动比大，效率 高，可减小齿轮模数，末级采用行星齿轮传动可简 化前几级传动
（7）采煤机齿轮多经过变位修正→齿轮齿数较少， 达11～13
在结构容许、且齿轮节圆圆周速度不超过10m/s时， 采用较多齿轮，有利于传动平稳性
（三）润滑与冷却
齿轮润滑油具有良好的抗磨性、抗氧化性、抗腐 蚀性、防锈性和抗泡性…
广泛应用交流变频调速技术，依靠交流变频调速 装置改变交流电动机的供电频率和供电相序，实现 电动机转速的调节和转向的变换
n 60 f (1 s) p
f电源频率，Hz；p磁极对数；s转差率
调节供电频率f就可调节转速n
电动机是采煤机配套专用并成为其组成部件的隔爆型 异步电动机
同时驱动截割部和行走部等主要功能部件的称主电动 机。仅驱动截割部的称截割电动机
（二）齿轮模数
第一级齿轮模数根据电动机的最大转矩初选。后 面各级齿轮模数根据传动比依次递增
滚筒式采煤机课件
在完成采煤作业后，应按规定 程序停机，并做好设备清洁和
保养工作。
常见故障及排除方法
01
02
03
04
截齿磨损
定期检查截齿的磨损情况，及 时更换磨损严重的截齿，保证
采煤效率。
液压系统故障
检查液压油的清洁度和油位是 否正常，定期更换液压油，确
保液压系统正常工作。
电气故障
检查电气线路和元件是否正常 ，及时排除电气故障，保证采
跨国企业竞争
国际知名采煤机企业进入国内市场，对国内企业 构成一定竞争压力。
对环境的影响及绿色发展
减少能耗
01
通过技术创新和改进，降低采煤过程中的能耗，减少对能源资
源的依赖。
降低污染排放
02
优化采煤机的设计和制造工艺，减少废气、废水和固体废物的
排放。
生态恢复
03
加大对采煤区域的生态恢复力度，采取植被恢复、土地复垦等
ERA
操作规程
启动前的检查
在启动滚筒式采煤机之前，应 检查油位、紧固件、截齿等是 否正常，确保采煤机处于良好
的工作状态。
启动操作
按照规定的启动程序启动采煤 机，并确保采煤机在空载状态 下运行一段时间，检查各部位 是否正常。
采煤作业
根据煤层条件和作业要求，调 整采煤机的牵引速度、滚筒转 速和截割深度等参数，以实现 高效采煤。
截割部特点
截割部具有强度高、耐磨 性好、可靠性高的特点， 能够实现高效、连续的截 割作业。
截割部调整
根据不同的采高和煤质， 需要对截割部进行调整， 以优化采煤效率和降低能 耗。
牵引部
牵引部组成
牵引部维护
牵引部主要由牵引装置、行走轮和导 向滑靴组成，是采煤机实现行走和移 动的主要部分。
采煤机的基本结构及工作原理
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CCNP Lab Manual
煤的截割阻抗是刀具截煤时煤及煤层抵抗机械作用的
力。它不仅能反映采煤机械刀具截煤的真实过程，而且 可在井下现场测定，即能全面反映矿山条件的影响。因 此，截割阻抗是表征煤的截割性能的一个常用指标。煤 的截割阻抗为30-420N/mm，从有效使用采煤机械的角 度，可将煤层按截割阻抗分为三类：
大倾角煤层采煤机
中厚煤层采煤机
急斜煤层采煤机
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厚煤层采煤机
CCNP Lab Manual
采煤机型号的定义
MG*
*
Q WD 1
系列序号 类 以阿拉伯 型 数字显示 代 但按单机 号 设计产品 ： 时可省略 采
另外波兰KOMAG采矿机械化研究中心及俄罗斯也都研发 出了自已的电机横向布置的交流电牵引采煤机。
归纳起来国外采煤机有如下特点：
1、装机功率增大，性能参数大幅提高
2、普遍采用中高压供电
3、监控保护系统的智能化 @2007 NJUT Cisco Network Academy. All rights reserved..
高档普采（采煤机+单体液压支柱+刮板输送机 ）
采煤工艺过程：
采煤机的滚筒进入下缺口，然后由下向上采煤。
随采煤机之后，清理顶煤，挂顶梁。
在采煤机后面清出新机道，并在距采煤机10-15m 处开始推移刮板输送机
当输送机移到新机道上以后，在悬挂的顶梁下面支 撑金属支柱或单体液压支柱
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采煤机前进方向滚筒被抬高，截割沿顶板煤层，而后 面滚筒紧贴工作的底板截割下部煤层，采煤机沿工作面全 长运行完成截割 “一刀” 的任务。
当采煤机正常工作时，整个滚筒宽度应全部切入煤壁 中，此宽度又被称为 “截割深度”，截深范围一般在 500 ～ 1000mm。采煤机沿工作面工作时，即每截割一刀的开始应 首先让滚筒切进煤壁中，并达到一个截深，这时进入切煤 的状态。然后牵引，自前向后沿端面截割，同时调整滚筒 高度，把沿底板截割的滚筒升高到沿顶板截割。把原来沿 顶板截割滚筒降低到沿底板截割，采煤机一直截割到工作 面端部。当 采 煤 机 截 割 到 工 作 面 端 部 后， 再 行 调 整 高 度， 再一次向右移动并截割，直到工作面的另一端。采煤机在 截割过程中，依据煤层状态是否包容矸石等硬杂岩体以及 煤层本身的物理机械性质，由可调式机器本身调整牵引速 度，即在通常 0 ～ 8m / min，当采煤机在空行程作调动运动 时，为节省时间采用调动速度 9 ～ 18m / min。
1 采煤机方法与采煤机械化
根据煤层赋存条件，对煤层开采分为露天开采和地下 开采（ 俗称井工开采） 。文中介绍的开采方法为井工开采， 井工采煤工艺方法不同所用采煤机械也不同。我国所采用 的方法，基本上以走向长壁式方法为主，在长壁式采煤方 法中又可以分前进式、后退式、局部垮落式和充填式。目 前国内外采用这些采煤方法所用采煤机械，绝大多数是滚 筒采煤机和刨煤机。
3. 3 采煤机基本结构方案
3. 3. 1 实现破碎煤壁 在鼓形滚筒表面或在螺旋旋滚面叶片上安装刀齿，滚
筒随采煤机前移并后转，截齿使用铣削方法把煤从煤壁上 截割下来。
优点： 实现截落煤层还能实现装煤，水平旋转调整滚 筒比较方 便，对 不 同 煤 层 适 应 性 好， 具 有 自 开 缺 口 功 能， 垂直结构，滚筒结构简单、制造方便，破碎煤层时截齿沿 层里运动，截齿所受截割阻力小，采煤机能耗比较低，这 种滚筒只能在煤层变化不大的巷煤层中工作
关键词： 采煤机； 设计原则； 参数优化； 整体设计 中图分类号： TD421. 6 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 0959（ 2012） S2-0169-03
煤炭作为我国的主要能源在国民经济发展中做出了重 大贡献。但作为煤炭开采的煤炭工业却面临着许多困难和 问题，主要包括产业结构的不合理、生产投入的不足、劳 动条件差等方面的问题。如何有效地解决这些方面的问题， 采煤机械化是最终的发展必然。而采煤机作为采煤机械化 的最前端设备，如何提高其采煤效率，整机合理化设计成 了当前十分迫切的任务。
滚筒采煤机能较好的适应各种煤层赋存条件。滚筒采 煤机选型，应根据煤层厚度、倾角和物理机械性能等煤层 赋存条件，并根据业主技术要求进行确定。为适应不同煤 层厚度和不同倾角条件，采煤机可分为薄煤层采煤机、中 厚煤层采煤机、厚煤层采煤机和倾斜采煤机。
刨煤机目前在我国的应用量德国得到广泛应 用，当煤层赋存条件适合时，其具有很高的生产率。
我国应用采煤机械始于 20 世纪 50 年代初，当时鸡西 煤机厂仿制原苏联生产链式截煤机。但效率低，没能得到 广泛推广。60 年代从波兰引进 64 型滚筒采煤机。70 年代 初我国从英国、 德 国、 波 兰、 法 国 引 进 大 量 滚 筒 采 煤 机， 并组织研制。自 70 年代初至今，我国已经能自行设计和生 产各种煤层赋存条件的螺旋滚筒采煤机，广泛地在我国各 类矿井中使用，并成为我国煤工业技术装备主体，基本上 满足了要求。但在其主要性能指标，技术水平及运行参数 等方面与国际先进水平仍然存在不小的差距。
采煤机可以与可弯曲输送机配套。奠定了煤炭开采机械化 的基础。缺点是滚筒不能调高，对煤层厚度适应性差。又 因落煤效果不佳，限制生产率提高。进入 60 年代德、英、 法、原苏联先后对滚筒做出两项革命性的改进。其一是在 使用中滚筒可进行高度调整。极大地解决了对煤层赋存条 件的适应性。二是把滚筒改进为螺旋叶片落煤结构，极大 的提高了落煤效果。这两项关键改进使滚筒式采煤机成为 现代化采煤机械研究基础。可调高螺旋滚筒采煤机与液压 支架和可弯曲刮板机配套，构成综合化采煤设备。使煤炭 生产进入高效、安全和可靠的现代化开采阶段。从此，综 合化采煤设备成为各主要采煤国家井工开采煤矿发展方向。 自 70 年代以来综合机械化设备朝着大功率遥控方向发展， 其性能日益完善，生产率进一步提高。其次自动监测、故 障诊断、计算机数据处理、数显先进技术在采煤机上逐步 应用，并从液压牵引过渡到电牵引。
收稿日期： 2012 － 08 － 20 作者简介： 逯亚东（ 1980 － ） ，男，辽宁朝阳人，工程师，2004 年毕业于辽宁工学院环境工程专业，现在中煤国际工程
集团沈阳设计研究院从事采矿工程设计与科研工作。
169
装备技术
煤炭工程
2012 年 10 月
滚筒工作高度，底托架承托各部件，使之成为一整体，滑 靴支在工作刮板机上可在上滑行。采煤机前移时，滚筒随 采煤机移动并旋转截齿把煤从煤壁上截落下来，螺旋叶片 把煤自滚筒里向外推出，装到刮板机里。采煤机通过牵引 部带动整个采煤机在刮板机采煤工作面移动，实现采煤机 对其工作面的截割。
2012 年 10 月
煤炭工程
装备技术
采煤机基本结构设计
逯亚东
（ 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院，辽宁 沈阳 110015）
摘 要： 主要介绍了采煤机的发展历程及在我国的发展现状，并结合采煤机的工作特点及我 国的煤层储存条件提出了采煤机的整体设计原则，论述了采煤机的基本结构组成，根据采煤机的 工作原理进行合理性设计，不断对机型进行改进，使其实现采煤机效率的最大化 ，并推荐了一 些设计中应用的常用数据。
2 采煤机发展及现状
3 滚筒采煤机的结构和工作原理
20 世纪 40 年代，英国和苏联相继研制出链式采煤机。 这种采煤机用截链落煤，工作效率低。而德国在同一时间 研制出用刨削方式落煤的刨煤机。50 年代初，德国、法国 相继研制出滚筒采煤机，滚筒上装有截齿实现采煤。这种
3. 1 组成
滚筒采煤机组成主要由截割部、滚筒、电动机、牵引 部四大部分组成。电动机把动力传给牵引部和截割部驱动 前后滚筒。挡煤板托在滚筒后面收集截落碎煤。油缸调整