采煤机械详解
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1 x P2 L x P1 EF
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
P 1 P 2 P 经整理即得
x P2 P0 P ( ) L x P1 P0 P (1 ) L
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
一、机械化采煤的主要设备
机械化采煤工艺包括，落煤、 装煤、运输、支护、处理采空 区。其中采煤机完成落煤和装 煤工序。
（一）采煤机械
采煤机械，现在主要有滚 筒式采煤机、刨煤机和采煤钻 机三大类。目前我国使用最多 的是滚筒式采煤机，也有少量 的刨煤机。
1、滚筒式采煤机 滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚 筒采煤机。
(二)牵引机构
对牵引部的基本要求： 1、总传动比大 2、总传动比应能在工作过程中随时调节 3、要在电动机转向一定的条件下反向牵引 和停止牵引 4、要有可靠的过载保护性能 5、要有足够的强度
目前采用的有链牵引机构和无链牵引机构两类。 1、链牵引机构 链牵引机构的工作方式分为内牵引（常用）和外牵 引。内牵引图1-14所示。
（4）牵引链的固定 a、刚性固定 b、弹簧张紧 c、液压张紧（常用） 采用液压张紧的原因： 牵引链两端刚性固定时（如下图），采煤机从工作面一端 （X=0）开始工作之前，要先开动牵引部，把牵引链的松边 拉紧到具有一定的初拉力P0。如果牵引链的总长度是L，采 煤机的牵引阻力是P（包括滚筒的推进阻力、采煤机与运输 机或底板的摩擦阻力和在倾斜工作面时机器重量的分力等）， 那么开始牵引时牵引链的弹性伸长量为
1 L P0 P EF
这里，E和F分别表示牵引链的当量弹性模量和当 量断面积。根据虎克定律，链段的弹性伸长量正比于所 受的拉力和链段长度，而反比于当量弹性模量和当量断 面积。
当采煤机在工作面上移动距离 x时，牵引链紧边和松边的拉 力分别为P1和P2。这时牵引链的弹性伸长量为
2．螺旋滚筒的参数
（1）滚筒的转向 单滚筒采煤机滚筒的转向：向内回转 双滚筒采煤机滚筒的转向：两个滚筒相背转动 （2）螺旋叶片 a.螺旋头数：不能太多，也不能太少，一般2～4个。 b.螺旋方向 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）圆环链
结构如图1-15所示
规格用棒料直径d 和环节距t表示。
（2）链轮
圆环链链轮的几何形状比较复杂，其形状和制造质量对于链环和链 轮的啮合影响很大。链轮形状设计得不好，就会啃伤链环，加剧链 轮和链环的磨损，或者因为链环不能与轮齿正确啮合而掉链。
（3）链接头
为了制造和运输方便，圆环链做成适当长度的链段，使用时 再用链接头接成所需要的长度。短链段在没有达到应该报废 的程度以前，可以用链接头接起来使用。 所以，链接头是有链牵引的重要部件 链接头的外形尺寸一般不完全与链环的尺寸相同，应根 据链接头的外形尺寸适当修改链轮平环窝槽或立环沟槽的形 状和尺寸，以免发生干涉。为了保证链轮的强度，希望链接 头只作为平环或立环进入链轮。圆环链链段应由奇数个链环 组成。 对链接头的基本要求是：外形尺寸与链环相差不多，但 强度不得低于链环，装拆要方便，运行过程中不会自动脱开。 链接头的种类：侧卸式链接头（目前国内用得较多）、马蹄 凸缘式链接头、锯齿式链接头、插销式链接头、卡块式链接 头
（1）组成
截割部、牵引部、电动机和辅助装置。 （2）各部分功用
2、刨煤机
（1）结构原理
（2）连续长壁采煤机
二、滚筒式采煤机的总体结构
（一） 工作机构 （二） 牵引机构 （三） 传动机构
（一）工作机构
滚筒式采煤机的工作机构，就是采煤机械破落和 装运煤炭的机构。采煤机采用螺旋滚筒。螺旋滚 筒的刀具（截齿）装在滚筒的螺旋叶片上。滚筒 转动并沿着煤壁移动时，就截割破落煤炭，并由 螺旋叶片把煤炭装进工作面运输机。滚筒的结构 并不复杂，破碎能力强，而且可以利用摇臂随时 调整位置，对煤层厚度的变化、顶板底板的起伏 和断层有较好的适应能力。滚筒的截深可与液压 支架的推移步距相匹配，在采煤机采过的地方可 以随机推移支架，即时支护顶板。因此，除了在 薄煤层中使用螺旋滚筒困难较多外，在缓倾斜和 倾斜的各种煤层中，使用螺旋滚筒的滚筒式采煤 机都能达到较高的生产率和较好的使用效果。 螺旋滚筒由轮毂、螺旋叶片和端盘组成。
（二）机械化采煤工作面
普采工作面（普采、高档普采）、 综采工作面
1、截齿
（1）对截齿的要求 a．高强度和耐磨性； b．合理的几何参数； c．固定可靠； d．拆装方便。 （2）种类 扁形截齿： 镐形截齿：
（3）截齿配置 ①截齿排列图 图1-7 图1-8所示 ②截齿排列特点 螺旋叶片的截齿排列特点：截距较大；在圆周方 向上相邻截齿的夹角相等；都是零度齿。 端盘的截齿排列特点：截距小、截齿密度大；多 数是正角度齿，煤质愈硬，角度愈大；有少数零 度齿和负角度齿，以减小滚筒的侧向力。
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
P 1 P 2 P 经整理即得
x P2 P0 P ( ) L x P1 P0 P (1 ) L
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
一、机械化采煤的主要设备
机械化采煤工艺包括，落煤、 装煤、运输、支护、处理采空 区。其中采煤机完成落煤和装 煤工序。
（一）采煤机械
采煤机械，现在主要有滚 筒式采煤机、刨煤机和采煤钻 机三大类。目前我国使用最多 的是滚筒式采煤机，也有少量 的刨煤机。
1、滚筒式采煤机 滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚 筒采煤机。
(二)牵引机构
对牵引部的基本要求： 1、总传动比大 2、总传动比应能在工作过程中随时调节 3、要在电动机转向一定的条件下反向牵引 和停止牵引 4、要有可靠的过载保护性能 5、要有足够的强度
目前采用的有链牵引机构和无链牵引机构两类。 1、链牵引机构 链牵引机构的工作方式分为内牵引（常用）和外牵 引。内牵引图1-14所示。
（4）牵引链的固定 a、刚性固定 b、弹簧张紧 c、液压张紧（常用） 采用液压张紧的原因： 牵引链两端刚性固定时（如下图），采煤机从工作面一端 （X=0）开始工作之前，要先开动牵引部，把牵引链的松边 拉紧到具有一定的初拉力P0。如果牵引链的总长度是L，采 煤机的牵引阻力是P（包括滚筒的推进阻力、采煤机与运输 机或底板的摩擦阻力和在倾斜工作面时机器重量的分力等）， 那么开始牵引时牵引链的弹性伸长量为
1 L P0 P EF
这里，E和F分别表示牵引链的当量弹性模量和当 量断面积。根据虎克定律，链段的弹性伸长量正比于所 受的拉力和链段长度，而反比于当量弹性模量和当量断 面积。
当采煤机在工作面上移动距离 x时，牵引链紧边和松边的拉 力分别为P1和P2。这时牵引链的弹性伸长量为
2．螺旋滚筒的参数
（1）滚筒的转向 单滚筒采煤机滚筒的转向：向内回转 双滚筒采煤机滚筒的转向：两个滚筒相背转动 （2）螺旋叶片 a.螺旋头数：不能太多，也不能太少，一般2～4个。 b.螺旋方向 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）圆环链
结构如图1-15所示
规格用棒料直径d 和环节距t表示。
（2）链轮
圆环链链轮的几何形状比较复杂，其形状和制造质量对于链环和链 轮的啮合影响很大。链轮形状设计得不好，就会啃伤链环，加剧链 轮和链环的磨损，或者因为链环不能与轮齿正确啮合而掉链。
（3）链接头
为了制造和运输方便，圆环链做成适当长度的链段，使用时 再用链接头接成所需要的长度。短链段在没有达到应该报废 的程度以前，可以用链接头接起来使用。 所以，链接头是有链牵引的重要部件 链接头的外形尺寸一般不完全与链环的尺寸相同，应根 据链接头的外形尺寸适当修改链轮平环窝槽或立环沟槽的形 状和尺寸，以免发生干涉。为了保证链轮的强度，希望链接 头只作为平环或立环进入链轮。圆环链链段应由奇数个链环 组成。 对链接头的基本要求是：外形尺寸与链环相差不多，但 强度不得低于链环，装拆要方便，运行过程中不会自动脱开。 链接头的种类：侧卸式链接头（目前国内用得较多）、马蹄 凸缘式链接头、锯齿式链接头、插销式链接头、卡块式链接 头
（1）组成
截割部、牵引部、电动机和辅助装置。 （2）各部分功用
2、刨煤机
（1）结构原理
（2）连续长壁采煤机
二、滚筒式采煤机的总体结构
（一） 工作机构 （二） 牵引机构 （三） 传动机构
（一）工作机构
滚筒式采煤机的工作机构，就是采煤机械破落和 装运煤炭的机构。采煤机采用螺旋滚筒。螺旋滚 筒的刀具（截齿）装在滚筒的螺旋叶片上。滚筒 转动并沿着煤壁移动时，就截割破落煤炭，并由 螺旋叶片把煤炭装进工作面运输机。滚筒的结构 并不复杂，破碎能力强，而且可以利用摇臂随时 调整位置，对煤层厚度的变化、顶板底板的起伏 和断层有较好的适应能力。滚筒的截深可与液压 支架的推移步距相匹配，在采煤机采过的地方可 以随机推移支架，即时支护顶板。因此，除了在 薄煤层中使用螺旋滚筒困难较多外，在缓倾斜和 倾斜的各种煤层中，使用螺旋滚筒的滚筒式采煤 机都能达到较高的生产率和较好的使用效果。 螺旋滚筒由轮毂、螺旋叶片和端盘组成。
（二）机械化采煤工作面
普采工作面（普采、高档普采）、 综采工作面
1、截齿
（1）对截齿的要求 a．高强度和耐磨性； b．合理的几何参数； c．固定可靠； d．拆装方便。 （2）种类 扁形截齿： 镐形截齿：
（3）截齿配置 ①截齿排列图 图1-7 图1-8所示 ②截齿排列特点 螺旋叶片的截齿排列特点：截距较大；在圆周方 向上相邻截齿的夹角相等；都是零度齿。 端盘的截齿排列特点：截距小、截齿密度大；多 数是正角度齿，煤质愈硬，角度愈大；有少数零 度齿和负角度齿，以减小滚筒的侧向力。