薄煤层采煤机课程设计

薄煤层采煤机设计说明书

课程名称：机械系统设计

指导老师：***

班级：机械09-2班

组员：陈安林0910430201 陈占营0910430202韩浩0910430203 贺兆阳0910430204 蒋立辉0910430205 李天意0910430206

目录

一、设计背景 (2)

二、设计任务 (4)

三、薄煤层采煤机总体方案设计 (4)

1、设计任务抽象化 (4)

2、分解总功能 (6)

3、求分功能解 (6)

4、功能解法组合 (9)

5、方案评价 (10)

四、总结 (10)

五、参考文献 (10)

一、设计背景

煤炭是我国的主要能源。充分发挥煤炭资源优势，立足煤炭、立足国内，是我国能源工业发展的现实和必然选择。薄煤层是指地下开采时厚度1.3m以下的煤层；露天开采时厚度3.5m以下的煤层。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂。采煤机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。采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂。

我国薄煤层开采一般采用长壁采煤法，由于开采煤层厚度小，与中厚及厚煤层相比，工作面存在有以下问题：

①采高低、工作条件差、设备移动困难。薄煤层机械化采煤，尤其是综采

工作面，当最小采高降到1.0m以下时，人员出入工作面及作业非常困难。

薄煤层采煤机械和液压支架受空间尺寸限制，设计难度大。液压支架立柱通常要双伸缩甚至三伸缩，增加了采煤成本。

②采掘比大，采煤工作面接替紧张。工作面推进速度加快，但由于薄煤层

工作面回采巷道为半煤岩巷。

③煤层厚度变化、断层等地质构造对薄煤层长壁工作面生产影响大，造成

薄煤层长壁综采或机采工作面布置困难。

④薄煤层机械化采煤工作面的投入产出比高。经济效益远远不如开采厚及

中厚煤层工作面。薄煤层综采工作面的设备投资大而设备装机功率、支架工作阻力相当的中厚煤层综采工作面差不多，但薄煤层综采工作面的单产和效率一般只有中厚煤层综采工作面一半左右。因此，高度机械化采煤，是实现薄煤层开采高产高效的主要途径。

综上所述，需要针对薄煤层的特点设计专门的薄煤层采煤机。

二、设计任务

设计安全，%有自行移动的能力，可以切割硬岩，维修方便，体积小，切割煤层深度0.9-0.4m,生产规模200台的采煤设备。

薄煤层工作面采高低, 要求采煤机机身矮, 且要有足够的功率, 通常功率不应低于100 ～200kW; 机身尽可能短, 以适应煤层的起伏变化; 要有足够的过煤和过机空间高度; 尽可能实现工作面不用人工开切口进刀; 有较强破岩过地质构造能力; 结构简单、可靠, 便于维护和安装。

三、薄煤层采煤机总体方案设计

在产品的总体方案设计阶段，首先要明确产品必须实现哪些功能，还要明确用户使用产品的各种条件和用户对产品的要求和愿望。然后根据国家的技术经济政策，基于设计能力和产品制造技术水平，从宏观方面考虑所要求的功能。并能实现用户要求的各种结构方案，最后经过技术经济评价，确定一种或两种结构方案继续进行结构设计。因此，通过总体结构的方案设计，不至于使产品结构方案出现大的失误，也不至于从开始设计时就纠缠与具体的结构细节而忽略拉总体结构的合理性，甚至照成设计的返工而浪费时间。在此基础上再对薄煤层采煤机的截割部进行细致设计使其有更高的生产效率。

1、设计任务抽象化

根据文献【1】p20,据分析，用黑箱法来表达设计任务。如下表所示：

黑箱法示意图

2、分解总功能

将薄煤层采煤机的总共能进行分解，如下图所示：

1) 破碎煤壁子系统

把煤从煤煤壁上破碎下来的功能，需要考虑到薄煤层的特点选择合适的切割方式。

2)自行移动子系统

采煤机沿工作面移动被称为牵引，能使采煤机实现自移的结构称作牵引机构。需要考虑到井下的特殊环境和防爆等要求。

3）辅助功能子系统

辅助功能包括降尘、冷却等功能

3、求分功能解

1、实现破碎煤壁功能结构方案

一、现行薄煤层开采技术及特点：

（1）用刨煤机开采薄煤层；刨煤机是一种采用刨削法落煤的采煤机械，它的截深较浅，是薄煤层机械化开采的有效途径，刨煤机动力部位于巷道中，机构简单，操作安全。最适合开采薄煤层。

（2）滚筒采煤机开采薄煤层；薄煤层滚筒采煤机筒直径小,在所需的螺旋角下使叶

片在滚筒体上绕的角度较大,并且叶片的高度小,滚筒容纳、输送碎煤的空间小,煤就不容易被螺旋叶片沿轴线推出;而且滚筒转速高,由于薄煤层采煤机的设计空间受限,传动比较小,滚筒转速较高,使煤流受到较大离心方向和圆周方向的合力,把相当数量的煤从滚筒的切线方向甩出,使其滞留在机道上。

（3）螺旋钻机采煤法；实现了薄煤层单巷前进式开采,减少巷道掘进率;减少了开采过程矸石采出量，提高了煤质;把回采工艺的采、装、运、支、处五大工序合并，工作面开采工艺过程简单;占用设备少，设备故障率低;

（4）连续采煤机巷柱式采煤法；随着开采工艺的发展和开采效率的提高，随着适于长壁开采的煤层逐渐减少，在开采不规则煤、边角煤、“三下”煤以及掘进工作面巷道等方面，连续采煤机逐渐成为现代化高产高效矿井生产的重要机械设备。连续采煤机的工作机构承担着截割煤岩的工作，它设计的好坏直接影响着机器工作的稳定性、可靠性、煤炭的品质、粉尘量的多少以及吨煤成本。

经每个小组成员评价，得出各薄煤层开采方案的得分表：