煤矿《机械设计》

1、综合机械化采煤工作面机械选型设计 （2011-2012学年第一学期） 2011年12月24日矿山机械课程设目录第一篇 绪论（2）第二篇 综采工作面机械选型（3） 第一章 滚筒采煤机的型（3）第二章 支护设备的选型（6）第三章 刮板输送机的选型（8）第四章 转载机的选型（9）第五章 带式输送机的选型（11）第六章 采煤设备的配套性能（12）第三篇 课程设计总结（13）第一篇 绪论综采工作面的机械设备选型，是采矿工程专业的学生必须掌握的知识及能力。具体条件及要求是：在给定的采面地质条件的基础上，根据相关的设计规范、法规，对该工作面采用综合机械化采煤方法所用的机械设备进行合理、科学的计算选型。撰写选

2、型设计说明书。对采煤机械的基本要求是高效、经济、安全。具体要求为：（1）采煤机械的生产率应能满足采煤工作面的产量要求。（2）工作机构能在所给煤层力学特性（硬度、截割阻抗）的条件下正常截割；装煤效果好；落煤块度大、煤尘、能耗低。（4）有足够的牵引力和良好的防滑、制动装置，能在所给煤层（3）能调节采高，适应工作面煤层厚度变化；能自开缺口。倾角下安全生产；牵引速度能随工作条件变化而调节，其大小能满足工作要求。（5）有可靠的喷雾降尘装置和完善的安全保护装置，电气设备必须能够防爆。（6）采煤机械是机采工作面的关键设备，它的维护费用在吨煤成本中所占比例相当大。因此，要求采煤机械的性能必须可靠，维持正常工作

3、所必需的各种消耗（动力、液压油、润滑油、易损失等）应较低。本次设计选取的原始参数为：工作面长度：150米；煤层倾角：30°；煤层平均厚度：3.5米；顶板条件：中等稳定；A=230N/mm；f=3.5 。本次设计包括以下几部分：采煤机、工作面刮板输送机、自移动式液压支架、桥式转载机和可伸缩交代运输机。第二篇 综采工作面机械选型设计第一章 滚筒采煤机的选用机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的落煤、装煤能力；而落煤、装煤能力又与煤层的地质条件和机器自身的性能、参数、整体结构有关。因此，根据地质条件正确选择采煤机械，对于充分发挥机器能力、提高工作面产量、降低能耗、安全生产有着十分主要

4、的意义。（一）滚筒采煤机的适用条件1.适用倾角根据开采技术特点,将煤层倾角分为三类:025度为缓倾斜煤层;2545度为倾斜煤层;4590度为急倾斜煤层.倾角小于12度的煤层,对机械化开采最为有利,一般不考虑采煤机械的防滑问题.在工作面干燥的条件下,金属对金属的摩擦系数为0.230.30,相应的摩擦角为1317度.因此倾角大于12度时,骑溜子工作的采煤机和以输送机支撑和导向的爬底板采煤机,必须带防滑装置.在工作面潮湿的条件下,摩擦系数要降低,倾角大于8度时就得备有防滑装置.无链牵引采煤机,由于具有可靠的制动装置,牵引力又大,故可用到倾角4050度的工作面.煤与底板的摩擦系数一般为0.70.8,相

5、应的摩擦角为3640度,故煤层倾角大于40度时,煤可沿底板自溜下滑,而不必安装输送机.但实际上,为了使煤流沿着要求的安全方向运输,并且无链牵引的采煤机也需要为之导向,故在倾角大于40度的工作面条件下,仍配备工作面输送机.2适用煤岩的硬度（1）软煤-f<=1.5,A<180N/mm（2）中硬煤-f=1.530,A=180240N/mm（3）硬煤-f>=3.0,A=240360N/mm各种刨煤机最合适开采软煤,特别是脆性软煤;韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式采煤机;脆性中硬煤宜选用中等功率的滑行刨煤机;硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机.滚筒式采煤机可截割各种硬度的煤.3适用采高（

6、1）0.550.9m 一般宜选用爬底采煤机（2）0.81.2m 以上用骑溜子采煤机（3）1.11.9m 普采工作面，一般用单滚筒采煤机（4）1.22.5m 普采工作面，可选单筒或双筒采煤机 综采工作面必须选用双滚筒采煤机本次设计煤层坚硬度系数f=4,A=230N/mm，属坚硬煤层；倾角30°属倾斜煤层，须选用大功率双滚筒采煤机。煤层厚度为3米，属中厚煤层，可选用的采煤机型号有MG340、MXA300/3.5、MG300W（2x300）、MG200（2 x200）等。（二）生产率计算1.理论生产率 : Qt =60HBvq=60 x3.5 x0.63 x5.98 x1.3=1028.5

7、 t/h； H是工作面平均采高m；B为滚筒有效截深，m；vq 为在所给工作面条件下可能的最大工作牵引速，m/min；为煤的实体 密度，取1.31.4t/m3 。2.技术生产率 : Q= Qt K1 =0.7 x1028.5=920t/h；3.实际生产率 : Qm =Q K2 =920 x0.65=598t/h；（三）滚筒直径与截深中厚煤层综采工作面采用双滚筒采煤机，一次采全高，即上行或下行各进行一刀，各完成一个循环，故滚筒直径稍大于最大采高一半： DH·1/2=1.75m又由于滚筒直径已经系列化，此处选用D=1.8m。截深即滚筒宽度，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割的

8、深度。中厚和厚煤层采煤机常用0.6（或0.63）m。此外，采煤机的截深应应当与液压支架的退役步据相同，与金属铰接顶梁长度成整倍数。（四）牵引速度一般采煤机牵引速度在10m/min一下。综上，应采用MG300/700-WDK型采煤机。MG300/700-WDK型采煤机无锡创力矿山设备有限公司如图：表11， 表1-1 MG300/700-WDK型电牵引采煤机   主要技术参数产品型号 MG300/700-WDK采高范围m1.8-3.7适应倾角°35总装机功率kW300X2+40X2+20机面高度mm1426摇臂长度mm2267摇臂摆动中心

9、距mm6800最小卧底量mm380滚筒直径mm1800、2000、2200滚筒转速r/min38.3、33.6、29.4截深mm630调速方式 电牵引牵引力kN520/388牵引速度m/min0-8.2/11牵引方式 无链、销轨式电压等级V3300配套主电缆型号   MCP  3×50+1×25+4×6配套输送机 SGZ764/400重量t47第二章 支护设备的选型正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。(一）选型原则：支架选型应使支护

10、强度与采面矿压相适应,支架结构与煤层赋存条件相适应,支护断面与通风要求相适应,液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配。(二)选型依据：1.依据煤层厚度煤层厚度直接影响到支架的高度和工作阻力以及稳定性。设计煤层厚度为3.5米，应选用选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。2.依据煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定行，倾角30°，支架易发生倾倒、下滑，故应采用同时具有防滑、防倒功能的支架。3.地板条件4.瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面，支架通风断面要满足通风要求，选型时进行验算。5.地质构造地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在58m2和20m

11、in以下时，宜采用液压支架。6.考虑设备成本(三)液压支架或单体支柱参数的确定1.支护强度和工作阻力（1）支护强度 q=kHg=8x3.5 x 2.5 x 103 x 10 x 10-6 =0.7Mpa（2）工作阻力 Fz=qA2.初撑力初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。一般取初撑力为0.60.8倍的工作阻力。F1=0.8x3880=3104KN；3. 工作阻力有效工作阻力与支架工作阻力的比值,称为支架的支撑效率.;在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力

12、P应为:P=Q/ (MPa)4. 移架力和推溜力移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。根据以上选型原则及计算，拟选用ZY4800/26/50液压支架（河北邢台金牛矿业机械有限责任公司生产）：图21，(四)支架的承载过程支架的承载过程可分为三个阶段。a初撑阶段在升架过程中，从顶梁接触顶板，至立柱下腔液体压力逐渐上升到泵站工作压力为止，为初撑阶段。b.增阻阶段初撑结束后，操纵阀移到中间阀位，液控单向阀关闭，立柱下腔的液体被封闭。随着顶板的下沉，立柱下腔内的液体压力逐渐升高，支架的支撑力增大，呈现承载增阻状态，这就是支架的增阻阶段。c.恒阻阶段当支柱下腔内的液体压力的增大而升高到安全阀的

13、调定压力时，安全阀开启溢流，立柱下缩，立柱下腔内的液体压力也随之降低，当压力降低到安全阀的调定值时，安全阀又关闭。支架承载时，随着顶板的继续下沉，安全阀重复着这一过程。受安全阀调定压力的限制，支架的支撑力维持在某一恒定数值上，即呈现恒阻特性，这就是支架的恒阻阶段。综上，应选用 ZY4800/26/50 液压支架，改液压支架各参数如下表。 表2-1ZY4800-26/50型掩护式液压支架支架型号  ZY4800/26/50支架工作阻力  4800 KN支架高度  2600-5000mm支护强度  0.78-0.8 Mpa底板比压  1.7-2.2

14、 Mpa推溜力  360 KN拉架力  633 KN简短说明：大采高掩护式支架，铰接前梁带二级护帮机构，能及时支护防止片帮；整体底座设置有调架机构，带防倒防滑装置。 第三章 刮板输送机的选型一、刮板输送机与采煤机和液压支架的配套原则1.结构形式必须与采煤机结构相配套；2.输送能力不小于采煤机的理论生产率；3.结构形式必须与采煤机结构相配套；4.结构形式必须与液压支架架型相匹配；5.溜槽长度要与液压支架的中心相匹配；6.溜槽与支架推移千斤顶连接装置的间距和结构相匹配。二、刮板运输机的选型由以上原则，选用SGZ-830/630型刮板输送机。如图：图31，表31 SGZ-830/

15、630刮板输送机技术参数值技术特征数值单位输送量1200t/h设计长度200m装机功率2×315kw刮板链速1.31m/s刮板链中双链，34×126 -C圆环链中部槽铸焊封底式采煤机牵引方式齿轮销轨式紧链装置闸盘紧链 伸缩机尾注：由于煤层倾角较大，需装设防滑装置。第四章 转载机的选型由采煤机、液压支架、刮板输送机类型及其参数确定转载机型号。SZZ 1000/160(200) SZZ1000/375型转载机主要结构特点：(1)机头带有伸缩机构，通过两侧油缸适时紧链。(2)破碎机出口至卸载端采用全封闭结构。(3)中部槽为箱式整体组焊结构，采用高强度中板和封底板。(4)采用短溜槽

16、以调节水平弯曲度，采用铰接槽，以调整垂直高度。(5)转载机头与皮带机尾整体联结，构成自移式马帝尔达推进系统。 图4-1SZZ 1000/160(200) SZZ1000/375型转载机主要技术参数:表4-1转载机SZZ1000/160(200)SZZ1000/375输送能力2200 t/h3000 t/h设计长度28 m70 m装机功率160(200) KW单速电机375KW双速电机额定电压1140 v3300 v(1140)链速1.83 m/s1.8 m/s刮板链型式中双链          

17、       链距            200 mm链条规格36 * 126 mm        加强链链条破断负荷1850 KN中部槽规格3000(1500) * 1000 * 750 mm考虑经济成本，选用SZZ 1000/160(200)型转载机。足以满足要求。第五章 胶带输送机选型所需胶带运输机必须具有输送量大、输送距离长、输送平稳，物料与输送带没有相对运动

18、，噪音较小，结构简单、维修方便、能量消耗少、部件标准化等优点， 所以选择DSJ系列输送机：图51表51根据采煤机实际生产率598t，工作面长度150米，可知DSJ100/63/2x75型可满足要求。综上所述，本综采工作面配套机械为：MG300/700-WDK型采煤机，ZY4800/26/50液压支架，SGZ-830/630型刮板输送机，SZZ1000/375型转载机，DSJ100/63/2x75型可伸缩胶带输送机。第六章 采煤设备的配套性能(一）设备主要空间尺寸的配套关系如图61所示，为综采工作面“三机”的配套尺寸关系图6-1(二)设备主要参数的匹配综采机组主要参数的匹配应满足两方面的要求：一是生产率相适应；二是移架速度适应