第二篇采煤机械第一章概述

1、电动机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，滚筒上焊接有端盘及螺旋叶片，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。为了提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒一侧装有弧形档煤板7，它可以根据不同的采煤方法来回翻转1800。底托架8是固定和承托整台采煤机的底架，通过其

2、下部四个滑靴9将采煤机骑在刮板输送机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导管上，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11用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层走向起伏不平的截割要求。电气控制箱13内部装有各种电控元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。此外，为了降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在托缆装置12内，并由采煤机拉动在工作面输送机的电缆槽中卷起或展开。按照机械化程度的不同，机械化采煤工作面可分为普通机械化采煤工作面和综合机械化采煤工作面，简称普采工作面和综采工

3、作面。1、普采普采工作面设备布置如图2-1-2（a)所示。通常由单滚筒采煤机1、可弯曲刮板输送机2、金属支柱3和铰接顶梁配套，在长壁采煤工作面进行落煤、装煤、运煤和支护等几个主要采煤工序。若以单体液压支柱代替金属支柱，则称为高档普采工作面。采煤机骑在工作面刮板输送机上工作。单滚筒输送机只有一个滚筒，由于输送机机头和机尾的限制，采煤机不可能采到工作面端头，因此，在工作面两端需要预先用人工采出一定长度的“缺口”。一般上缺口长度为10m左右，下缺口的长度78m。当采煤机运行到工作面上缺口时，就实现了一个完整的采煤循环。然后，采煤机由上向下采煤，开始下一个循环。如果煤层厚度大于滚筒直径，不能一次采全高

4、，而且顶煤不易跨落时，采煤机由下向上牵引沿顶板采上部煤；然后，由上向下牵引沿底板采下部煤，采煤机沿工作面上下牵引一次，才能实现一个完整的采煤循环。2、综采综采工作面的配套设备如图2-1-2（b)所示，通常由双滚筒采煤机1、可弯曲刮板输送机2及液压支架4等主要设备组成。采用液压支架支护顶板，实现了支护、移架及推移输送机过程的机械化。采出的煤经转载机及可伸缩带式输送机运到采区煤仓。当采煤机移动到工作面的另一端，各个工序都完成之后，就实现了一个完整的采煤循环。截割部包括工作机构及其传动装置，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%。工作机构是指滚筒和安装在滚筒上的截

5、齿，而传动装置是指固定减速机、摇臂齿轮箱，有时还包括辊筒内的行星齿轮传动装置。1、截齿截齿是采煤机直接落煤的刀具，它的几何形状和质量直接影响采煤的工况、能耗、生产率和吨煤成本。对截齿的要求是强度高、耐磨、几何形状合理、牢固可靠、拆卸方便。截齿齿身常用3035CrMnSi, 30 35SiMnV或40Cr等合金钢制作，并经过调质处理，齿头部镶嵌碳化钨硬质合金。滚筒采煤机用的截齿，分为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的，故又称为径向截齿。为了提高耐磨性能，截齿头部镶嵌有硬质合金。扁形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

6、截齿和带刃扁截齿，详见教材图2-1-4（a)和2-1-4（b）所示。镐形截齿基本上是沿滚筒切向安装的，故又称切向截齿。镐形截齿落煤时主要靠齿尖的尖劈作用楔入煤体而将煤碎落，故使用脆性及裂隙多的煤层。圆锥形截齿的齿尖是由硬质合金做成的，齿身头部也堆焊一层硬质合金，以增加耐磨性。这种截齿形状简单，制造容易。从原理上讲，截煤时截齿可以绕轴线自转而自动磨锐。截齿的固定方法：截齿固定件用来将截齿固定在滚筒螺旋叶片的齿座内，应当满足固定可靠、更换简捷及造价低廉的需要。固定件分刚性和弹性两类。刚性固定件有螺钉、U形卡、弹簧挡圈和柱销等；弹性固定件有橡胶与柱销的组合件、橡胶件、特殊形状的弹簧等。目前使用最多的

7、是弹性固定件。锥形截齿可不需要固定件（称五销固定），利用截割力将其固定在齿座中，单齿座上的齿穴形状要与齿柄紧密配合。2、螺旋滚筒（一）螺旋滚筒的结构螺旋滚筒的结构如图2-1-5所示。螺旋滚筒由螺旋叶片1、端盘2、齿座3、喷嘴4及筒壳（毂）5截齿6等部分组成。叶片与端盘焊接在筒毂上，筒毂与滚筒轴连接。齿座焊接在叶片和端盘上，齿座中固定有用来落煤的截齿。螺旋叶片用来将落下的煤推向输送机。叶片上装有进行内喷雾的用的喷嘴以降低粉尘含量。喷雾由泵站通过回转接头及滚筒中心轴引入。筒毂是滚筒与截割部机械传动装置输出轴连接的构件，借以带动滚筒旋转。其连接方式有方轴、锥轴、锥盘和其他连接方式。端盘置于滚筒靠煤壁

8、侧，其外围按截齿配置顺序焊装齿座，也可以在其断面焊装齿座。为了防止端盘与煤壁相碰，端盘边缘的截齿向煤壁侧倾斜。由于端盘上的截齿深入煤体，工作条件恶略，故截线距较小，越往煤体外截线距越大。一般端盘厚度4050mm，大直径强力滚筒端盘厚度达6070mm，倾角100300。端盘上截齿截出的宽度Bt80120mm。端盘可用厚钢板热压成型或铸造加工。端盘与筒毂、叶片焊接成一体。有的滚筒为使端盘与煤壁间的碎煤及时排出，在端盘板上开设有排煤孔，甚至取消端盘。螺旋叶片是滚筒排运煤的构件，滚筒上通常焊接有24条螺旋叶片，螺旋叶片通常由低碳碳素钢或低合金钢的钢板压制成型。螺旋叶片用来将落下的煤推向输送机。截齿是用

9、来截割煤体的刀具，安装在螺旋叶片和端盘的齿座中。齿座为安装和固定截齿的座体，齿座按截齿配置顺序焊接在端盘和螺旋叶片上，通常用低碳铬镍钼钢、中碳铬锰钢锻制而成，经加工和热处理后，具有足够的强度、冲击韧性和耐磨性。喷水座是安装喷嘴的座体，按喷雾要求焊接在滚筒适当位置上，其结构形状按喷嘴在滚筒上喷射位置要求确定。一般呈圆柱形，用不锈钢制作。由于受滚筒结构限制或喷射效果要求，有的滚筒没有喷嘴座，喷嘴直接安装在端盘和螺旋叶片上。附：MG300/680-WD截割部滚筒（二）螺旋滚筒的参数螺旋滚筒的参数有结构参数和工作参数两种。结构参数包括滚筒直径、宽度（截深）、螺旋叶片的旋向和头数；工作参数指滚筒的转速和

10、转动方向。（1）、结构参数1、螺旋滚筒的三个直径：指滚筒直径D、螺旋叶片外缘直径Dy及筒毂直径Dg。详见教材图2-4 滚筒直径D是指截齿齿尖处的直径。目前采煤机的滚筒直径在0.652.5m范围内。我国规定的滚筒直径系列为：0.6、0.63、0.67、0.71、0.75、0.80、0.90、1.0、1.10、1.25、1.40、1.60、1.80、2.00、2.24和2.50等，可根据所采煤层厚度选择。筒毂直径Dg越小，螺旋叶片的运煤空间越大，有利于装煤。通常Dy与Dg之比值为0.40.6。2、滚筒宽度滚筒宽度B是指滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，也即采煤机的理论截深。我国截深系列为500、

11、600、630、800、1000和1200mm。其中600和800mm截深用的最多。3、螺旋叶片参数螺旋叶片参数包括螺旋升角、螺距、叶片头数以及叶片在筒毂上的包角，它煤们对落煤特别是装煤能力有很大的影响。螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的，对于装煤效果影响不大，通常螺旋叶片的头数Z=24。直径D1.25m的滚筒一般用双头，1.25m1.40m的滚筒用双头或三头，D1.6m的滚筒用三头或四头。根据螺旋叶片的旋向，分成左旋和右旋螺旋滚筒如图3-4所示：导程S是螺旋线旋转一周的轴向距离。L=ZS因为任意直径Di圆柱面上螺旋叶片的升角i=arctan(L/Di),式中L为螺旋线导程，可见，Dit

12、ani=常数。由于DDyDg,所以叶片外缘的螺旋升角y叶片内缘的螺旋升角g。 y是螺旋滚筒的名义升角。小直径螺旋滚筒运煤空间小，必须考虑从端盘至装煤侧运煤量越来越多的情况，所以，采用逐渐增大螺旋导程的小直径滚筒，比用固定升角的滚筒装煤能力有所提高。叶片之间应当有适当的衔接，否则在截煤过程中，叶片交替时滚筒载荷有突变，影响运行的稳定性。每个叶片对滚筒的围包角y=360By/(Dytany)双头螺旋滚筒的叶片包角一般为2100，三头时取1400，四头时取1050为宜。围包角的要求限制了y的取值范围。一般y=8300.(2)工作参数1、滚筒转向滚筒的螺旋叶片有左旋和右旋之分，为了向输送机推运煤，而不

13、是向煤壁推煤，滚筒的旋转方向必须与滚筒叶片的螺旋方向相一致。站在采空区侧看滚筒：逆时针向旋转的滚筒，叶片应为左旋；顺时针向旋转的滚筒，叶片应为右旋，即符合通产所说的“左转左旋，右转右旋”的规律。采煤机在往返采煤的过程中，滚筒的转向不能改变，从而出现两种情况：截齿截割方向与碎煤下降方向相同时成为顺转；截齿截割方向与碎煤下降方向相反时成为逆转。逆转逆转顺转顺转对双滚筒采煤机来说，为了使两个滚筒的截割阻力能相互抵消，以增加机器的工作稳定性，必须使两个滚筒的转向相反。滚筒的转向分两种方式：反向对滚2-1-6(a)和正向对滚（b)。采用反向对滚时，割顶部煤的前滚筒顺转，故煤尘较小，碎煤不易抛出伤人。中厚

14、煤层双滚筒采煤机都采用这种方式。虽然煤流被摇臂挡住而减小了装煤口，但由于滚筒直径较大，仍有足够的装煤空间。采用正向对滚时，前滚筒产生的煤尘多，碎煤易伤人，但煤流不被摇臂挡住，装煤口尺寸大，因而在薄煤层采煤机采用正向对滚就显示了优越性。单滚筒采煤机，一般在左工作面用右螺旋滚筒；而在右工作面用左螺旋滚筒。因此，当滚筒截割底部煤时，滚筒转向总是顺着碎煤下落的方向。截割下的煤通过滚筒下边运向输送机，运程较长，煤被重复破碎的可能性较大，但不受摇臂限制。注：长壁工作面有左右工作面之分。面向煤层倾斜的上方，煤壁在左侧的为左工作面；煤壁在右侧的为右工作面。2、滚筒转速若采煤机滚筒以转速n旋转，同时以牵引速度v

15、p向前推进，截齿切下的煤宵呈月牙形，其厚度从0hmax之间变化，而且hmax=100vp/(m n) cm （2-6）式中vp-牵引速度，m/min; n-滚筒转速，r/min; m-同一截线上的截齿数。从2-6式可以看出，当m一定时，煤宵厚度与牵引速度呈正比，与滚筒转速成反比，即滚筒转速越高，煤的块度越小，并造成煤尘飞扬。滚筒转速适当，大块煤产出率和装煤效率同时提高。所以，滚筒转速一般限制在3050r/min(薄煤层时一般60100r/min)，相应截齿速度即滚筒截割齿尖切向速度一般为35m/s。(三）螺旋滚筒的截齿配置合理配置截齿可使块煤率提高，粉尘减少，比能耗降低，滚筒受力平稳，合理配置

16、截齿可使块煤率提高，粉尘减少，比能耗降低，滚筒受力平稳，采煤机运行稳定。采煤机运行稳定。 截齿配置原则：截齿配置原则：保证把被截割煤全部破落下来。保证把被截割煤全部破落下来。截割下来的煤块度大、煤尘少、比能耗小。截割下来的煤块度大、煤尘少、比能耗小。滚筒载荷均匀，动负荷和振动较小，采煤滚筒载荷均匀，动负荷和振动较小，采煤机运行平稳。机运行平稳。截齿配置图截齿配置图：滚筒截齿齿尖所在圆柱面的展开图。：滚筒截齿齿尖所在圆柱面的展开图。截线：水平直线为不同截齿的空间轨迹展开线称为截线。截线：水平直线为不同截齿的空间轨迹展开线称为截线。截线距：相邻截线之间的距离称为截线距。截线距：相邻截线之间的距离称

17、为截线距。圆圈表示圆圈表示0截齿的位置，黑点表示安装角不等于截齿的位置，黑点表示安装角不等于0的截齿。截齿向煤的截齿。截齿向煤壁倾斜为正方向，向采空区倾斜为负方向。壁倾斜为正方向，向采空区倾斜为负方向。 1、传动方式2、传动特点3、传动润滑飞溅润滑集中润滑摇臂齿轮特殊性：工作、放平停止、再工作润滑油：N220或N320硫磷型极压齿轮油。一、链牵引机构链牵引机构包括牵引链、链轮、链接头和紧链装置等。工作原理如图2-1-10所示。牵引链3与牵引部传动装置的主动链轮1相啮合，并绕过导向链轮2与紧链装置4连接，两个紧链装置分别固定在工作面输送机的机头和机尾上。紧链装置的作用是使牵引机构具有一定的初拉力

18、，并使吐链顺利。当主动链轮逆时针方向旋转时，牵引链从右端绕入，这时左端链为松边，其拉力为P1，右端链为紧边，拉力为P2，因此作用在采煤机的牵引力为P=P2-P1,采煤机在此力的作用下，克服工作阻力向右移动。反之，当主动链轮顺时针旋转时，则采煤机向左移动。主动链轮导向链轮导向链轮牵引速度Vc1、牵引链采用高强度C级或D级矿用圆环链，它是用23MnCrNiMo优质棒料，使用加热压弯成型后焊接而成的，平环和立环交替编排。规格用棒料直径d 和环节距t表示。国家有相应的矿用圆环链部颁标准MT36-80，配套相应的链接头。2、链轮形状比较特殊，通常采用35CrMnSi钢制造。圆环链缠绕到链轮上后，平环链棒

19、料中心所在的圆称为节圆，直径用D0表示，各中心点的连线在节圆内构成一个内接多边形。若链轮齿数为Z,则内接多边形边数为2Z，边长分别为（t+d)和(t-d)。故链轮旋转一周，绕入的圆环链长度为：Z(t+d)+Z(t-d)=2Zt，因此连牵引采煤机的平均牵引速度为：Vp=2Ztns/1000 (m/min)Vp-牵引速度, m/min; Z-链轮齿数； t-圆环链节距，mm; ns为链轮转速，r/min.链牵引的缺点是牵引速度不均匀，从而导致采煤机符合不平稳。牵引速度的变化如图2-1-12（b)所示，齿数越少，速度波动越大。主动链轮的齿数一般为Z=58。10002sZtn3、紧链装置牵引链1绕过导向链轮2，通过连接环和液压缸3连接。如果采煤机由左向右开始工作，这时右端牵引链的张紧力使右端拉紧装置的安全阀7大大超过调定值，使得液压缸全部缩回，而采煤机左端牵引链的预紧力（初张力）由定压减压阀5的调定压力值来确定，并使右端拉紧装置的液压缸活塞缸伸出。随着采煤机继续向右移动，紧边的弹性伸长量逐渐转向松边，使得松边张力逐渐增加，当左端液压缸内的压力值超过安全阀7的调定压力，则安全阀开启，