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第七章滚筒采煤机第一节滚筒采煤机的截割部第二节滚筒采煤机的牵引部第三节滚筒采煤机的电气控制系统第四节采煤机的附属装置复习思考题第一节滚筒采煤机的截割部截割部的作用是将截割电动机的动力经过减速后,传递给截割滚筒,以完成落煤任务,并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面刮板输送机内。第一节滚筒采煤机的截割部
一、滚筒采煤机截割部的组成及特点
1.截割部的组成采煤机截割部由减速箱、摇臂、滚筒、挡煤板及调高系统组成,有的采煤机还配有一个破碎滚筒。在截割部内设有润滑系统、冷却与喷雾系统和过载保护装置。第一节滚筒采煤机的截割部
2.截割部的特点
(1)双滚筒采煤机具有两个结构左右对称的截割部,它们分别位于采煤机的两端,除截割滚筒旋向相反外,其余结构均相同。对于液压牵引的采煤机,其左右截割部由一个电动机驱动,对于电牵引的采煤机,其左右截割部分别由一个电动机驱动。第一节滚筒采煤机的截割部
(2)双滚筒采煤机具有生产能力大、效率高、开采中厚煤层时能一次采全高、能自开缺口、装煤效果好、机器稳定性能好以及左右滚筒可以互换等优点。第一节滚筒采煤机的截割部
(3)截割部总传动比大。采煤机电动机的转速一般为1470r/min左右,而滚筒的转速根据不同的直径一般为30~50r/min。因此,必须经过3~5级齿轮减速才能满足需要。滚筒采煤机通常是由截割部传动装置来实现的,而且均采用机械传动。第一节滚筒采煤机的截割部
(4)滚筒的截割速度(截齿刀尖的圆周切向速度)一般为3~5m/s。因采用滚筒的直径不同,其截割速度也就不同,在滚筒转速一定时,滚筒直径越大,其截割速度亦越大;通过改变截割部减速箱中齿轮副的齿数,可以改变滚筒的转速,以实现改变滚筒截割速度的目的。第一节滚筒采煤机的截割部
(5)在截割电动机和滚筒之间的传动装置中设有离合器。当采煤机调动、检修或试验牵引部时需打开离合器,使滚筒停止转动。此外,为了人员安全,当采煤机停止工作时以及更换截齿时,也需要将滚筒与电动机断开。
第一节滚筒采煤机的截割部
(6)为了使采煤机自开缺口,一般通过摇臂将截割滚筒延伸出机身(或底托架)长度以外一定的距离。(7)为了适应煤层厚度的起伏变化,截割滚筒的高度都是可调整的。大多数采煤机采用摇臂调高的形式,也有少数采用底托架调高的形式。摇臂调高和底托架调高均采用液压驱动。第一节滚筒采煤机的截割部(8)为了实现截割部滚筒高度的调整和挡煤板的翻转,采煤机都有一套单独的辅助液压系统。辅助液压泵有的装在截割部减速箱内,有的装在单独的辅助液压箱内,也有的装在牵引部内。第一节滚筒采煤机的截割部
(9)有些采煤机还装有破碎机构,以解决大块片帮煤堵塞过煤空间的问题,提高了效率。(10)采煤机承受的冲击载荷较大,为了保护传动零部件,通常在传动系统中设有机械过载保护装置(如机械传动中的剪切轴),并规定该装置的剪切强度为电动机额定转矩的2~2.5倍。第一节滚筒采煤机的截割部
二、滚筒采煤机截割部的传动装置(一)截割部传动装置的功用及要求滚筒采煤机截割部传动装置的功用是将采煤机电动机的动力传递到滚筒上,以满足滚筒转矩的需要,使滚筒按一定的转速旋转;同时,传动装置还应适应滚筒调高的要求,使滚筒保持适当的工作位置。第一节滚筒采煤机的截割部
由于截割部消耗的功率占采煤机总功率的80%以上(约为80%~90%),所以,要求截割部传动装置具有较高的强度、刚度和可靠性,良好的润滑、密封、散热条件以及较高的传动效率。对于单滚筒采煤机,还应使传动装置能适合左、右工作面采煤的要求。第一节滚筒采煤机的截割部(二)截割部常见的传动方式截割部常见的传动装置有双减速箱式机械传动装置、单减速箱式机械传动装置和新型机械驱动装置,其中,双电机串联驱动装置属于新型机械驱动装置。
第一节滚筒采煤机的截割部
1.双减速箱式传动装置双减速箱式传动装置是传统的结构形式,如图7-1(a)所示。该装置一般使用于主电动机纵向布置于机身的液压牵引采煤机。第一节滚筒采煤机的截割部
它包括固定减速箱和摇臂减速箱(简称摇臂)。固定减速箱是高速级齿轮传动装置;摇臂既是低速级齿轮传动装置又是实现调整截割高度的构件,在其输出轴上安装螺旋滚筒,输入端支撑在固定减速箱的输出轴孔内,并绕其摆动。截割部传动装置必须设有离合器,以保证检查或更换截齿时的安全,一般设置在传动系统高速端的第一级或第二级上。第一节滚筒采煤机的截割部
2.单减速箱式传动装置单减速箱式传动装置如图7-1(b)所示。该装置的机械传动完全置于摇臂内部,截割电动机垂直布置在摇臂根部,成为截割部的组成部分,摇臂绕机身端部的水平销轴摆动。第一节滚筒采煤机的截割部
摇臂内布置三级或四级齿轮传动,最后一级为行星齿轮传动。无摇臂的单减速箱式传动装置,结构比较特殊,传动装置中没有摇臂,截割电机纵向布置,在传动系统中段设有一对圆锥齿轮。第一节滚筒采煤机的截割部
3.新型机械驱动装置与双电机串联驱动装置新型机械驱动装置是在综合了上述几种减速传动机构的特点后,重新设计的一种新型机械传动装置,如图7-1(c)所示。第一节滚筒采煤机的截割部
双电机串联驱动装置是一种新型的传动形式,主要是针对薄煤层采煤机截割功率过小而设计的,它可以在机面高度不变的情况下,使采煤机截割功率得到成倍增加。这种传动装置的机身布置方式同常规采煤机一样,只是将原先的单电机改换为双电机,并采用惰轮与传动轴连接。第一节滚筒采煤机的截割部图7-1截割部传动方式(a)双减速箱传动装置:1——固定减速箱;2——摇臂;3——滚筒(b)单减速箱传动装置:1——液压传动箱;2——电动机;3——截割传动箱(c)新型机械驱动装置第一节滚筒采煤机的截割部
(三)截割部的传动润滑采煤机截割部传动系统不仅功率大而且发热严重,其壳体温度高达100℃以上,尤其是摇臂中的传动齿轮频繁受到各种冲击力的影响,因此,必须对传动装置进行润滑。截割部最常用的润滑方法是飞溅润滑和强制润滑。第一节滚筒采煤机的截割部
强制润滑是用专门的润滑装置将润滑油供应到各个润滑点上。根据采煤机截割部减速箱和摇臂的传动及其承载特点,大都选用40℃时、运动黏度为150~460mm2/s的极压工业齿轮油作为润滑油,其中N320极压齿轮油用得最多。第一节滚筒采煤机的截割部
三、滚筒采煤机的滚筒与截齿(一)滚筒的结构螺旋滚筒和截齿是滚筒采煤机的截割机构,用来落煤和装煤。滚筒按工作方式分为钻削式和滚削式2种类型第一节滚筒采煤机的截割部
滚筒式采煤机采用的是滚削式的螺旋滚筒,如图7-2所示。它由筒毂、螺旋叶片、端盘、齿座和截齿等组成。图7-2螺旋滚筒1——螺旋叶片;2——端盘;3——齿座;4——喷嘴;5——筒毂;6——截齿D——滚筒直径;Dy——叶片直径;Dg——筒毂直径B——滚筒宽度;Bt——端盘厚度;By——叶片厚度第一节滚筒采煤机的截割部
叶片与端盘焊在筒毂5上,筒毂与滚筒轴连接。在螺旋叶片和端盘2的外缘上焊有齿座3,截齿固定在齿座中。端盘上的齿座具有不同的角度,但大部分齿座向煤壁内倾斜,以避免截煤时滚筒端面与煤壁发生摩擦。第一节滚筒采煤机的截割部
在螺旋叶片内设有径向内喷雾水道,与滚筒内的水孔相通,利用叶片外缘上两齿座之间装设的内喷雾喷嘴4实现喷雾降尘。工作时截齿落下的煤炭通过螺旋叶片的通道,滑落到刮板输送机溜槽中。第一节滚筒采煤机的截割部采煤机在工作中大部分功率消耗在截煤上,螺旋滚筒在工作中要受到很大的载荷,因而要求滚筒具有很高的强度和耐磨性。第一节滚筒采煤机的截割部
通常情况下,滚筒螺旋叶片的厚度为30~40mm,齿座采用合金钢机构。螺旋滚筒选用铸焊结构,即齿座、筒毂和端盘是单独铸造或锻造的,加工好后的零件再和叶片组焊成一体。滚筒也有整体铸造的。第一节滚筒采煤机的截割部滚筒主要作用:一是从煤壁上将煤截割下来;二是靠滚筒上螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面刮板输送机上。另外,滚筒的内喷雾还起到冷却截齿、喷雾降尘、冲淡瓦斯、湿润煤层等作用。第一节滚筒采煤机的截割部(二)滚筒的主要参数螺旋滚筒的参数有结构参数和工作参数两种。滚筒的结构参数主要有滚筒直径和宽度以及螺旋叶片的头数和旋向。其工作参数指滚筒的转向和转速。第一节滚筒采煤机的截割部
1.滚筒的直径和宽度(1)滚筒的直径。螺旋滚筒有3个直径,即滚筒直径D、叶片直径Dy和筒毂直径Dg,如图7-2所示。其中,滚筒直径是指滚筒上截齿齿尖处的截割圆直径,其大小主要取决于煤层的采高和采煤机的型式。第一节滚筒采煤机的截割部
对于摇臂调高的双滚筒采煤机,滚筒直径一般略大于最大采高的一半。对于中厚煤层的单滚筒采煤机,滚筒直径应为最大采高的0.5~0.6倍。第一节滚筒采煤机的截割部
(2)滚筒的宽度。如图7-2所示,滚筒的宽度B是从滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离,即采煤机的理论截深。By是叶片厚度,Bt是端盘厚度。滚筒式采煤机属于浅截式采煤机械,其截深较小,这主要是为了有效地利用顶板压力对煤壁的压松作用,以降低截煤的能量消耗。第一节滚筒采煤机的截割部
2.滚筒螺旋叶片的头数和旋向(1)滚筒螺旋叶片的头数。根据滚筒螺旋叶片的数量,有单头、双头、三头、四头螺旋滚筒等。滚筒采煤机一般采用2~4头螺旋叶片的滚筒。对较小直径的滚筒一般选用双头螺旋叶片;对较大的滚筒直径一般采用3头或4头螺旋叶片,以用于开采硬煤,满足装煤要求。第一节滚筒采煤机的截割部
(2)滚筒的旋向。滚筒的旋向是指滚筒上叶片的螺旋线方向,有左旋和右旋两种,其相应的滚筒分别称为左螺旋滚筒和右螺旋滚筒。在安装滚筒时,要特别注意其旋向不能装反,否则,螺旋滚筒不但不能实现装煤,反而会将煤拨向煤壁。第一节滚筒采煤机的截割部
图7-3左螺旋滚筒的螺旋叶片区别滚筒螺旋方向的方法与区别螺栓的螺旋方向相似,如图7-3所示为左螺旋滚筒。第一节滚筒采煤机的截割部为保证顺利地往输送机内装煤,滚筒的旋转方向必须与滚筒的螺旋方向相对应。逆时针方向旋转(站在采空区侧看滚筒)的滚筒,叶片应为左螺旋;顺时针方向旋转的滚筒,叶片应为右螺旋。即滚筒旋向应符合通常所说的“左转左旋,右转右旋”的旋向规律。第一节滚筒采煤机的截割部采煤机在往返采煤的过程中,滚筒的转向不能改变。因此出现两种不同的情况:截齿截割方向与碎煤下落方向相同时,称为顺转;截齿截割方向与碎煤下落方向相反时,称为逆转。第一节滚筒采煤机的截割部
3.滚筒的转速与转向(1)滚筒的转速。滚筒转速的大小对装煤能力、煤的块度以及生成的粉尘量都有较大影响。第一节滚筒采煤机的截割部
一般来说,对于滚筒直径以及同一截线上的截齿数一定的滚筒,当滚筒转速越高时,切削量就越小,煤的块度就越小,块煤量就越少,产生的煤粉量就会增大,并使单位能耗增加;滚筒转速低时,情况则相反。第一节滚筒采煤机的截割部
滚筒的转速与装煤能力关系较大。要求滚筒的装煤能力要大于落煤能力,否则落下的煤会堵塞在螺旋叶片中。因此,滚筒转速的选择要兼顾装煤效果与煤粉生成量。一般情况下滚筒转速为30~50r/min,其相应的截割速度为3~5m/s。第一节滚筒采煤机的截割部(2)滚筒的转向。滚筒的转向有双滚筒采煤机滚筒的转向和单滚筒采煤机滚筒的转向两种情况。双滚筒采煤机滚筒的转向有向外相对转动和向内相对转动2种方式。第一节滚筒采煤机的截割部当滚筒直径较大(如中厚煤层)时,2个滚筒的转向一般采用前顺(前滚筒截割方向与碎煤下落方向一致称为顺移)后逆(后滚筒截割方向与碎煤下落方向相反称为逆转)、向外相对转动的方式,如图7-4(a)所示。第一节滚筒采煤机的截割部这种滚筒的旋转方式装煤效果好,其前面的主截割滚筒顺煤壁向下截煤,滚筒截齿截割方向与碎煤下落方向相同,故煤尘较少,滚筒不向采煤机操作作业人员甩煤伤人。但不足之处是采煤机的相对稳定性较差、振动大。第一节滚筒采煤机的截割部当滚筒直径较小(如薄煤层)时,滚筒转向采用前逆后顺、向内相对转动的方式,如图7-4(b)所示。这种滚筒的旋转方式不经摇臂下面装煤,有利于提高装煤效率;机身的振动较轻,但滚筒螺旋叶片中甩出的煤块抛向机身中部,容易打伤采煤机操作作业人员,并且煤尘飞扬,影响采煤机操作作业人员的正常安全操作。第一节滚筒采煤机的截割部(a)两滚筒前顺后逆、向外对转;(b)两滚筒前逆后顺、向内对转
图7-4双滚筒采煤机滚筒转向
可见,两滚筒向外对转对采煤机操作作业人员的安全是有利的。目前,由于采煤机质量较大,结构强度高,机器的振动较小,故大多数采煤机都采用两滚筒前顺后逆、向外对转的旋转方式。第一节滚筒采煤机的截割部
单滚筒采煤机滚筒的转向与工作面的方向有关。单滚筒采煤机在右工作面割煤时滚筒一般按逆时针旋转,用左螺旋滚筒,如图7-5(a);而在左工作面割煤时滚筒按顺时针旋转,用右螺旋滚筒,如图7-5(b)。图7-5单滚筒采煤机滚筒转向(a)右工作面、滚筒左旋、逆时针旋转;(b)左工作面、滚筒右旋、顺时针旋转
第一节滚筒采煤机的截割部(三)滚筒采煤机的截齿截齿是采煤机直接落煤的刀具。截齿在工作中不仅要割煤,有时还截割夹矸层或顶底板岩石,因而对截齿的要求是:强度高、耐磨、几何形状合理、固定牢靠。截齿齿身常用合金钢制作,并经调质处理,齿头部则镶嵌碳化钨硬质合金。第一节滚筒采煤机的截割部
1.截齿的类型目前采煤机上使用的截齿类型很多,但总体上可分为扁形截齿和镐形截齿两种。(1)扁形截齿。扁形截齿的刀柄是沿滚筒半径方安装的,因而又称为径向截齿,习惯上还称为刀形截齿,如图7-6(a)所示。扁形截齿适用于截割各种硬度的煤,包括截割坚硬煤和黏性煤,破煤效果好,能耗较小。第一节滚筒采煤机的截割部(2)镐形截齿。镐形截齿的刀柄的安装方向接近滚筒的切线,故又称为切向截齿,如图7-6(b)和图7-6(c)所示。镐形截齿主要依靠齿尖的尖劈作用嵌入煤体而将煤破落,为此镐形截齿适用于脆性、裂隙多、节理发育的煤层。镐形截齿根据其断面形状又有两种型式的镐形截齿。第一节滚筒采煤机的截割部
其中,图7-6(b)所示的为圆锥镐形截齿,这种镐形截齿在截煤过程中,截齿因截割阻力作用可以在齿座内自转而具有自动磨锐齿尖的效果。图7-6(c)所示的为带刀刃的扁镐形截齿,它的齿尖劈破煤的效果更好。(a)扁形截齿:1——合金头;2——刀体;3——齿座;4——橡胶套;5——柱销(b)圆锥镐形截齿:1—硬质合金头;2——碳化钨合金;3——刀体;4——齿座;5——弹簧(c)带刀刃的扁镐形截齿第一节滚筒采煤机的截割部
2.截齿的固定截齿的固定方式较多。对于小型镐形截齿,采用弹性圈把截齿固定在齿座上;对于扁形截齿,用柱销将其固定在齿座上,为了防止柱销外移或转动,再用弹簧钢丝定位。第一节滚筒采煤机的截割部
此外,还有用柱销式弹性元件把扁形截齿固定在齿座中,利用弹簧挡圈使柱销定位;利用插在橡胶圈内的柱销定位,用柱销两端卡在齿座相应沟槽里将截齿固定等多种固定方式。第二节滚筒采煤机的牵引部一、滚筒采煤机牵引部的组成及特点
1.牵引部的组成采煤机牵引部的功能是移动采煤机,使截割机构切入煤壁连续落煤或进行机器调动。采煤机的牵引部主要由牵引传动装置和牵引机构两大部分组成。第二节滚筒采煤机的牵引部牵引传动装置用来驱动牵引机构并实现牵引速度的无级调节和控制;牵引机构是直接移动机器的装置,使采煤机沿工作面穿梭运行。第二节滚筒采煤机的牵引部
2.牵引部的特点(1)有大的传动比和传动转矩。(2)有足够大的牵引力(目前电牵引采煤机牵引力可达1000kN),使采煤机能顺利割煤和爬坡。第二节滚筒采煤机的牵引部
(3)牵引速度较低,一般为0~10m/min(目前电牵引采煤机牵引速度为8~12m/min,最大可达25m/min),而且能无级调速,适用于不同煤质条件下工作。(4)液压牵引采煤机电动机转向不变时,通过换向机构即能实现双向牵引。第二节滚筒采煤机的牵引部(5)采煤机牵引一般能根据电机负荷和液压变化进行自动调速,以充分发挥采煤机的最大效能。(6)设有过载保护装置,当机器超过其额定负载时,能够自动迅速降低牵引速度或停止牵引,以保护机器。(7)调速装置具有记忆功能。第二节滚筒采煤机的牵引部
二、滚筒采煤机牵引部的牵引传动方式采煤机牵引部传动装置按传动类型可分为机械传动装置、液压传动装置和电传动装置3类,由其驱动采煤机运行的牵引方式分别称为机械牵引、液压牵引和电牵引。第二节滚筒采煤机的牵引部
1.机械牵引机械牵引是牵引传动装置全部采用齿轮传动的牵引。机械牵引采煤机具有制造方便、结构紧凑、运行可靠、维修方便的特点。但只能有级调速,不能实现无级调速,对煤层条件变化适应性较差,且传动系统结构复杂,所占的空间大,我国早期引进英国生产的MK-Ⅱ型采煤机就是采用典型的机械牵引方式,目前早已被淘汰。第二节滚筒采煤机的牵引部
液压牵引的主要缺点是:对液压元件制造精度和油液的清洁度要求高;在井下液压系统易被污染,液压系统复杂,故障的分析、处理难度大,维修困难;液压传动效率和可靠性较低。因此,近几年来,液压牵引采煤机已逐步被电牵引采煤机所代替。第二节滚筒采煤机的牵引部
2.液压牵引液压牵引是利用液体的压力能量来驱动牵引。液压牵引的主要优点是:体积小、重量轻、惯性小、转矩大、运行平稳;易于实现换向、停止和过载保护;能无级调速、能自行润滑、调速范围广、便于根据负载变化实现自动调速等。因此液压牵引曾得到广泛应用。第二节滚筒采煤机的牵引部
3.电牵引电牵引是通过对专门驱动牵引部的电动机调速实现调节控制采煤机的牵引速度。电牵引采煤机充分消除了机械牵引和液压牵引方式所存在的结构复杂、体积大、操作和维护困难等缺陷。目前,煤矿综采广泛采用电牵引采煤机。第二节滚筒采煤机的牵引部电牵引采煤机的基本结构如图7-7所示。根据调速原理不同,电牵引采煤机的牵引电机有直流电机和交流电机两种类型。图7-7电牵引采煤机结构1——控制箱;2——牵引电动机;3——齿轮减速装置;4——驱动轮;5——截割电动机;6——摇臂;7——滚筒第二节滚筒采煤机的牵引部
电牵引采煤机具有如下特点:(1)牵引部的机械传动部分大为简化,采煤机的体积较小。采煤机总重量可比液压牵引采煤机减轻1/3左右。第二节滚筒采煤机的牵引部(2)牵引部传动效率比液压牵引提高近30%。电牵引采煤机将电能转换为机械能只作一次转换,效率可达90%,而液压牵引由于能量的几次转换,再加上存在的泄漏损失,机械摩擦损失和液压损失,效率只有65%~70%左右。第一节滚筒采煤机的截割部(3)牵引部的调速、换向、过载保护和各种监控都可以由电气系统实现,易于实现各种保护、检测和显示的自动化。采煤机在运行中,各种参数如电压、电流、温度、速度、水压等均可检测和显示。当某些参数超过允许值时,便会发出报警信号,严重时可以自行切断电源。第一节滚筒采煤机的截割部(4)采用交流变频调速,具有良好的牵引特性。调速范围广、故障少,能得到大的牵引速度和牵引力。采煤机能在各种条件下按要求的速度运行,可适应于不同的煤层条件。第二节滚筒采煤机的牵引部(5)采用电子控制系统,动作反应灵敏、迅速,动态特性好,过渡过程反应快,保护装置齐全,具有较好的自动调速性能,为实现采煤机全自动控制提供了条件。第二节滚筒采煤机的牵引部电子控制系统能将多种信号快速传递到调节器中,以便及时调整各种参数,防止机器超载运行。例如,当截割电动机超载时,电子控制系统能立即发出信号,降低牵引速度;当截割电动机过载3倍时,采煤机能自动后退,从而可防止滚筒堵转。第二节滚筒采煤机的牵引部(6)在大功率采煤机中,电源电压等级多采用3.3kV,采用单根电缆供电,电缆数量少、直径减小,利用电缆拖移,便于现场管理。(7)变频器安装在采煤机机身上,可避免因牵引电缆拖移损坏而造成变频器损坏,并且向牵引电动机提供更优质的电源。第二节滚筒采煤机的牵引部(8)可用于大倾角煤层。牵引电动机轴端装有停机时防止采煤机下滑的制动器,它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6~2.0倍,因此电牵引采煤机可用在40°倾角的煤层,而无需其他防滑装置。第二节滚筒采煤机的牵引部
三、滚筒采煤机的牵引机构采煤机牵引机构是牵引动力的输出装置,担负牵引采煤机沿工作面往返穿梭运行的任务。牵引机构有绳牵引机构、链牵引机构和无链牵引机构。由于前两种机构已被淘汰,故仅介绍无链牵引机构。第二节滚筒采煤机的牵引部无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链,以采煤机牵引部的驱动轮与铺设在刮板输送机槽帮上的齿轨相啮合,从而使采煤机沿工作面移动。无链牵引机构的结构型式很多,常用的主要有以下4种:第二节滚筒采煤机的牵引部(1)齿轮-销轨型。如图7-8(a)所示,安装在牵引部减速器输出轴上的驱动轮2通过传动齿轮(齿轨轮)3与销轨5相联系,销轨固定在刮板输送机中部槽的销轨座6上。当驱动轮转动后,因销轨固定不动,传动齿轮通过与销轨的啮合作用而带动采煤机沿销轨运动。第二节滚筒采煤机的牵引部
销轨有圆柱销焊接齿轨和齿形铸造齿轨两种。销轨结构如图7-8(b)所示,销轨由两侧板固定和夹住,齿轨轮不会脱轨。每节销轨长度是刮板输送机中部溜槽长度的一半(750mm),销轨接口与溜槽接口相互错开。第二节滚筒采煤机的牵引部
工作时,为保证齿轨轮与销轨的良好啮合,要求刮板输送机尽可能平直铺设,相邻两节中部槽在水平面弯曲不得超过±1.5°,垂直面弯曲不得超过±3°。因此,刮板输送机的弯曲段不得小于12~15m的距离。第二节滚筒采煤机的牵引部图7-8无链牵引行走机构(a)齿轮-销轨型:1——牵引部减速器;2——驱动齿轮;
3——传动齿轮;4——底托架;5——销轨;6——销轨座(b)销排型销轨:1——销轨;2——销轨座;3——刮板输送机溜(d)链轮-链轨型:1——传动装置;2——驱动链轮;3——圆环链;4——链轨架;5——侧挡板;6——导向滚轮;7——底托架(e)复合齿轮齿轨型:1——牵引部减速器;2——驱动轮;
3——传动齿轮;4——交错齿双齿条第二节滚筒采煤机的牵引部(2)销轮-齿轨型。这种无链牵引机构如图7-8(c)所示,由装在底托架内的两个牵引传动箱(图中只画出一个)分别驱动两个销轮(即滚轮),销轮与固定在输送机上的齿条式齿轨相啮合而使采煤机移动。第二节滚筒采煤机的牵引部销轮由5个直径为100mm的圆柱销组成。牵引部主泵经两个液压马达分别驱动两个牵引传动箱,因此,这是一种无链双牵引系统。这种牵引机构的采煤机牵引力大,可采大倾角煤层。第二节滚筒采煤机的牵引部(3)链轮-链轨型。柔性链轨式无链牵引机构如图7-8(d)所示,它由牵引部传动装置1上的驱动链轮2与铺设在输送机采空区侧挡板5内链轨架4上的圆环链(即链轨)3啮合而移动采煤机。与驱动链轮2同轴的导向滚轮6支撑在链轨架4上导向。由于链轨可以圆滑弯曲,链环尺寸稳定,即使刮板输送机溜槽的偏转较大,采煤机仍能平稳运行。第二节滚筒采煤机的牵引部(4)复合齿轮齿轨型。这种无链牵引机构如图7-8(e)所示,它的驱动轮和传动齿轮均为交错齿双齿轮,而齿条也是相应的交错齿双齿条,它们之间对应形成双啮合而使采煤机运行。这种无链牵引机构具有强度高、寿命长、啮合运行平稳和定位导向性好的特点。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
一、滚筒采煤机的电气控制功能与控制方式滚筒采煤机电气控制系统的各种操作和保护功能都是通过采煤机电气部分以不同的电气控制方式和保护方式实现的。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
1.滚筒采煤机的电气控制功能滚筒采煤机电气控制包括采煤机和输送机的电源控制、采煤机的工况控制、采煤机恒功率控制等内容。性能简单的小型采煤机一般不设工况控制。
第三节滚筒采煤机的电气控制系统
采煤机电源控制包括采煤机启动和停止2个控制。采煤机只设一个启动点(双电机采煤机也一样),停机可多点进行。采煤机上还须设刮板输送机停机控制。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
2.滚筒采煤机的电气控制方式按实现电气控制的方法分类,电气控制可分为载波控制、芯线控制、手动控制、无线电遥控和平巷控制等几类如表7-1所示。采煤机可以采用其中一种或几种控制方式。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
采煤机工况控制包括采煤机向左(牵引)、向右(牵引)、左(滚筒)升、左(滚筒)降、右(滚筒)升、右(滚筒)降等6种。液压牵引采煤机的上述工况控制是通过控制电磁阀电源由液压系统实现的。电牵引采煤机还通过牵引速度控制,由牵引电机的调速系统直接控制电机转向和转速而实现。第三节滚筒采煤机的电气控制系统第三节滚筒采煤机的电气控制系统二、液压牵引采煤机的电气控制系统采煤机的种类很多,其电气部分组成、操作功能及控制原理也有差别,在此以MG160/375-W型采煤机为例,介绍液压牵引采煤机电气操作控制及电气保护原理等内容。
第三节滚筒采煤机的电气控制系统
1.采煤机的电气操作控制
MG160/375-W型采煤机电气系统由机上电气控制系统和机外变频调速系统两部分组成。机上电气控制系统通过可编程控制器(PLC)、PWM变频调速技术和信号传输技术,使采煤机控制实现无级调速,并实现电动机的恒功率自动控制、过热保护、过载保护、零位抱闸保护等。第三节滚筒采煤机的电气控制系统机外变频调速系统可以实现变频器远控操作。对于采煤机的整机控制,可以通过遥控器控制、端头操作站控制和机身按钮控制3种方式完成,还可以由电流互感器检测各个截割电动机的负载电流,经过PLC程序算法实现恒功率自动控制。第三节滚筒采煤机的电气控制系统MG160/375-W型采煤机的电气控制系统由控制电源组件、控制盒组件、隔离开关组件、互感器组件以及PLC装置组成。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
电源组件包括控制变压器、熔断器、整流桥、本安电源模块、非本安电源模块等。在电源组件附近设有远控及备用远控开关,当PLC控制系统出现问题而无法正常开机时,可将远控按钮拨向备用远控位置,以实现手动控制开机。第三节滚筒采煤机的电气控制系统采煤机电气操作控制分为电气按钮操作控制和无线电遥控操作控制。它是利用电信号控制相应的电磁阀发生动作来实现采煤机以上操作控制功能的。在以上操作控制功能中,电动机的恒功率控制为自动控制,其他操作控制功能既可由电气按钮操作控制,又可由无线电遥控操作控制来实现,采煤机的启动只能是手动控制。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
2.采煤机的电气保护电气保护是电气系统对采煤机实施的保护。保护的目的:提前报警避免故障发生;切断采煤机的电源,防止故障扩大。保护方法是把保护继电器接点串入采煤机控制回路中,发生故障时及时切断采煤机电源。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
MG160/375-W型采煤机有以下几种保护功能,它们都是通过电气设备来实现的。(1)电动机过载保护。当任一截割电动机的负荷大于130%的额定载荷时,通过PLC控制使采煤机以给定速度反牵引10s时间后,再继续向前牵引(称为重载反牵控制)。第三节滚筒采煤机的电气控制系统(2)电动机过流保护。当电动机的电流为额定电流的110%时,该电动机的保护指示灯闪烁报警;当电动机的电流为额定电流的120%时,保护装置动作,断电停机。第三节滚筒采煤机的电气控制系统(3)电动机过热保护。在采煤机的左右截割电动机的控制回路中设有热敏电阻,当电动机的温度超过135℃时,温度开关的常闭接点断开,指示灯闪烁报警,并将电动机的额定电流值降为原来的70%运行;当电动机温度达到155℃时,PLC输出综合保护信号,将采煤机的先导回路切断,使整机停电,达到保护电动机的目的。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
三、电牵引采煤机的电气控制系统
电牵引采煤机根据所使用的牵引电机结构不同,有直流电牵引和交流电牵引2种类型。同一种类型的电牵引采煤机电动机的调速原理、调速特性及采煤机电气操作控制功能和保护功能都是基本相同的。交流电牵引采煤机应用较为广泛,在此以MGTY400/930-3.3D型交流电牵引采煤机为例,说明电牵引采煤机电气控制系统及电气保护原理等内容。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
MGTY400/930-3.3D型采煤机装机功率930kW,截割电机功率400kW×2,泵电机功率20kW,牵引电机功率55kW×2,整机采用单电缆供电,除牵引电机由变频器供电外,其余电机均为3.3kV供电。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
1.采煤机电气系统的组成
MGTY400/930-3.3D型采煤机电气系统由左、右截割电机,油泵电机,左、右牵引电机,高压控制箱,牵引控制箱,左、右端头控制站、分线盒,左右摇臂升降电磁阀等组成。第三节滚筒采煤机的电气控制系统
高压控制箱与牵引控制箱并列在框架式的主机架上,彼此之间通过两根电缆连接。电气系统的部件分布如图7-9所示。图7-9电牵引采煤机电气系统部件分布图第三节滚筒采煤机的电气控制系统
采煤机电气系统应用2台DTC变频器,采用光缆通讯技术,一拖一的牵引方式实现了牵引电机的完全同步,如图7-10所示。变频器的直流制动和低速满转矩启动保证了采煤机斜坡启动不会下滑。图7-10一拖一的牵引系统第三节滚筒采煤机的电气控制系统
2.采煤机电气系统的功能采煤机电气系统有如下控制、保护和显示功能:(1)平巷开关箱的启动、停止控制。(2)输送机的闭锁控制。(3)截割电机的温度监测和热保护。(4)油泵电机的温度监测和热保护。第三节滚筒采煤机的电气控制系统(5)牵引变压器的温度监测和热保护。(6)截割电机和牵引电机恒功率控制和过载保护。(7)由端头站、操作面板和遥控装置实现采煤机牵引和摇臂控制,通过操作面板还可实现参数设定,了解采煤机运行情况,分析故障功能。第三节滚筒采煤机的电气控制系统(8)变频装置运行和故障信息显示,故障记录查询。(9)监控系统中文显示界面,实时监控和使用说明显示。第四节采煤机的附属装置
采煤机除了截割部、牵引部、电动机与电气控制装置外,其余的部分称为附属装置,又称为辅助装置。不同类型或型号的采煤机包含的附属装置也不尽相同。
一、采煤机的底托架及滑靴
1.底托架底托架是采煤机的基座,与刮板输送机活动连接,是支撑采煤机整个机体的一个部件。第四节采煤机的附属装置
因此,底托架兼有支撑采煤机并使采煤机沿刮板输送机滑动的功能。采煤机的电动机、电气控制装置、截割部和牵引部在底托架上组成为一个整体,并且用螺栓固定在底托架上,通过底托架下的4个滑靴骑在工作面刮板输送机上。底托架与刮板输送机之间具有足够的空间,以便于刮板输送机上的大块煤能顺利从采煤机下通过。底托架的高度应与煤层的厚度以及所选用的滚筒直径相适应。第四节采煤机的附属装置底托架按照其结构形式可分为整体式和分段组合式2类。整体式底托架的刚度大、强度高,但入井及井巷运输时因尺寸过大而比较困难。分段组合式底托架强度偏小,刚度较弱,连接易产生松动,但有利于入井及井巷运输。第四节采煤机的附属装置电牵引采煤机常采用框架式机身(称为主机架),即整个机身由左、中、右3个框架构成,并用高强度液压螺栓连接,显得简单可靠,强度提高,拆装也较方便。第四节采煤机的附属装置
2.滑靴底托架上的滑靴(又称滑履)是采煤机的支撑件,位于底托架下部。按照滑靴的结构和作用的不同,分为导向滑靴和非导向滑靴两种。位于采空区侧的为导向滑靴,如图7-11所示;位于煤壁侧的为非导向滑靴,非导向滑靴又分为平滑靴和滚轮滑靴2种。图7-11导向滑靴第四节采煤机的附属装置底托架按加工制造方法又可分为焊接式和铸造式2种类型。焊接式底托架由钢板焊成2~4段框架,用螺栓连接而成,它的刚性较差。铸造式底托架刚性好、重心低,机器的稳定性较好。第四节采煤机的附属装置
2个导向滑靴利用开口导向管与刮板输送机上的导向管滑动连接,具有支撑、导向及防止采煤机掉道的作用。2个煤壁侧的非导向滑靴具有支撑并能使采煤机沿工作面输送机滑动的功能。平滑靴结构简单,而滚轮滑靴结构复杂,它与输送机之间为滚动摩擦,运行阻力较小。
第四节采煤机的附属装置
二、采煤机滚筒的调高与调斜装置为了适应煤层厚度的变化,在煤层高度范围内上下调整滚筒位置称为滚筒调高。为了使后滚筒能适应底板沿煤层走向的起伏,将采煤机机身绕纵轴左右摆动称为滚筒调斜。第四节采煤机的附属装置
1.滚筒调高装置采煤机滚筒调高有摇臂调高和机身调高两种方式,它们都是靠调高液压缸(液压千斤顶)来实现的,其中,调高液压缸是滚筒升降的执行元件。第四节采煤机的附属装置
用摇臂调高时,多数是将调高千斤顶装在底托架内[见图7-12(a)],通过小摇臂与摇臂轴使滚筒升降;也有将调高千斤顶放在端部[见图7-12(b)],或截割部固定箱内[见图7-12(c)]。图7-12用摇臂调高方式1——调高千斤顶;2——小摇臂;3——摇臂轴;4——摇臂第四节采煤机的附属装置
用机身调高时,调高液压缸9、10布置在机身上中部,也有装在机身下面的。这种调高方式可缩短机身长度,扩大调高范围,结构也较简单,但卧底性和自开切口能力较差,如图7-13所示。图7-13用机身调高方式1、8——左、右截割部减速器;2、7——电动机;3、6——液压箱;4——牵引部;5——底托架;9、10——调高液压缸第四节采煤机的附属装置
2.滚筒调斜装置滚筒调斜装置用来调节采煤机的机身相对煤壁的倾斜角度,保证采煤机在截煤时处在正确的位置,一般由调斜液压缸和液压系统组成。调斜液压缸安装在采煤机靠采空区侧的两个滑靴上,缸体一端固定在采煤机底托架上,活塞杆的一端固定在采煤机底托架的滑靴上。第四节采煤机的附属装置当调斜液压缸的两腔进、出油时,调斜液压缸的活塞杆伸、缩,从而调节了采煤机的机身相对于煤壁的倾斜角度。但其摆角不宜太大,以免使机器失去稳定性。目前大多数采煤机一般不设置调斜装置。第四节采煤机的附属装置
三、采煤机挡煤板及翻转装置采煤机挡煤板装置位于滚筒后面,用以提高螺旋滚筒的装煤效果,并且可以防止滚筒向外抛煤、减少浮煤量和抑制煤尘飞扬。目前在大多数采煤机上不设挡煤板装置,只有在薄煤层采煤机上才设置弧形挡煤板,以增加其装煤效果。第四节采煤机的附属装置
1.挡煤板的类型挡煤板有门式和弧形2种形式。门式挡煤板如图7-14(a)所示,为平板状,可绕纵向铰轴打开或关闭,目前已被淘汰。弧形挡煤板如图7-14(b)所示,为圆弧形,可绕滚筒轴心翻转180°。弧形挡煤板的装煤效果比门式挡煤板好。图7-14挡煤板的类型(a)门式挡煤板;(b)弧形挡煤板第四节采煤机的附属装置有些采煤机上采用无翻转机构,挡煤板是依靠重力和摩擦力来完成翻转的。当采煤机采到工作面一端后,把弧形挡煤板的固定销拨出,让挡煤板自由悬挂在滚筒下面,改变牵引方向后,再把摇臂放下,靠底板与挡板间的摩擦力即可将挡煤板翻到滚筒的后方一侧,最后插上固定销即可。第四节采煤机的附属装置
2.挡煤板的翻转装置采煤机工作时,弧形挡板总是置于螺旋滚筒的后面。应根据采煤机不同的牵引方向,将其翻转到滚筒的后方一侧。常用的挡煤板翻转装置如图7-15所示。它是利用装在摇臂采空侧的两个油缸2,通过液压系统带动挡煤板6完成翻转的。
挡煤板及其翻转装置1——摇臂;2——油缸;3——活塞;4——滚子链;5——连接块;6——弧形挡煤板
第四节采煤机的附属装置
四、采煤机的破碎装置在大功率采煤机中通常配有破碎装置。它的用途是将滚筒截割落下的大块煤或片帮落下的大块煤破碎,使之顺利通过采煤机与刮板输送机之间的过煤空间。第四节采煤机的附属装置破碎装置主要由固定减速箱体、小摇臂、摆动油缸以及破碎滚筒等组成。其中,破碎滚筒的结构如图7-16所示。图7-16破碎滚筒的结构1——小破碎齿;2——大破碎齿;3——筒体;4——端盖;5——键
第四节采煤机的附属装置筒体上沿轴向用键间隔固定3片大破碎齿2和4片小破碎齿1,沿轴向相邻两片大小破碎齿沿圆周交错布置6把径向刀齿。为提高齿面的耐磨性,破碎刀齿表面堆焊一层新型耐磨材料,齿体材料为高强度的30CrMnSi。第四节采煤机的附属装置破碎装置的固定箱用螺栓固定在截割部固定箱采空区侧的侧面,其壳体上下对称。破碎装置位于采煤机靠回风巷道的固定箱端部,工作面方向(即左右工作面)改变时绕横向(采煤机宽度方向)轴线翻转180°可装到另一端截割部固定减速箱侧面。但已装好的破碎装置固定箱不能翻转使用。第四节采煤机的附属装置
五、采煤机的防滑装置在采煤工作面倾角达15°及以上时,骑在刮板输送机溜槽上运行的采煤机就有下滑的危险,所以必须设置防滑装置。过去常用的防滑装置有防滑杆、液压安全绞车等,目前无链牵引采煤机由于在牵引部传动系统中设有液压制动装置,能起到可靠的防滑作用,因此一般不必设置单独的防滑装置。第四节采煤机的附属装置
液压制动器结构原理如图7-17所示。液压制动器的内摩擦片中心孔的内齿装在制动轴的花链槽中,其既能沿轴向滑动,又能随制动轴一起转动;外摩擦片外缘花键装在离合器外壳中心孔的槽中,只能沿轴向滑动且受固定外壳的约束不能转动。第四节采煤机的附属装置1——端盖;2——缸体;3——活塞;4——离合器外壳;5——外摩擦片;6——内摩擦片;7——弹簧;8、9——密封圈;10——螺钉;11、12——丝堵;13——制动轴;14——螺钉;15——定位销;16——油封;A、B——油口第四节采煤机的附属装置内、外摩擦片相间安装,并靠活塞中的预压弹簧压紧。弹簧的压力使内摩擦片与外摩擦片在干摩擦情况下产生足够大的制动力,致使内摩擦片连同制动轴因受外摩擦片和固定外壳的约束不能转动,从而防止机器下滑。当控制油进入油缸活塞杆腔时,压缩活塞预压弹簧,使摩擦离合器松开,内、外摩擦片分离,液压制动器松闸,采煤机即可牵引运行。第四节采煤机的附属装置
六、采煤机的电缆水管拖移装置电缆水管拖移装置的作用是当采煤机沿工作面移动时,拖动采煤机的动力电缆和用于冷却喷雾降尘的水管,代替了人工盘电缆和拖水管的繁重体力劳动。第四节采煤机的附属装置
目前,采煤机的电缆水管拖移装置有两种类型,如图7-18所示。大部分采煤机都采用链式电缆夹拖移装置。(a)非链式电缆夹拖移装置;(b)、(c)链式电缆夹拖移装置图(a):1——槽帮挡煤板;2——橡皮销轴;3——格架;4——移动电缆槽;5——溜槽;6——橡胶管;7——盖板图(b)、图(c):1——框形链环;2——销轴;3——挡销;4——板式链;5——弯头第四节采煤机的附属装置
1.非链式电缆夹的拖移装置非链式电缆夹拖移装置如图7-18(a)所示。在刮板输送机溜槽的侧板上每隔1m左右的距离固定一框架,框架分为放置固定电缆的格子和放置移动电缆的框形槽两部分,从工作面中点处将电缆和水管引入框形槽内,框形槽的上部装有1根带橡胶管的销轴。第四节采煤机的附属装置销轴在弹簧作用下处于纵向水平位置,并封闭框形槽上口,电缆在自重作用下可将销轴压下后而落入框形槽,移动电缆就在框形槽内移动,在相邻两框架之间采空区侧挂有1根横向橡胶软管,用以防止电缆和水管歪倒。第四节采煤机的附属装置
这种拖移装置省去了链式电缆夹,减轻了移动部分的重量,但电缆和水管本身承受较大的拉力,且容易发生拉断、砸坏电缆和水管的事故。故目前很少使用这种装置。第四节采煤机的附属装置
2.链式电缆夹拖移装置链式电缆夹的结构如图7-18(b)所示。它由框形链节1组成,链节之间用销轴2连接,链节在靠采空区侧是开口的,电缆和水管就从该开口边装入并用挡销3挡住。第四节采煤机的附属装置电缆夹的一端用一个可回转的弯头5连接,并固定在采煤机的电气接线箱上,为了改善靠近采煤机机身这一段电缆夹的受力情况,在电缆夹的开口一边装有一条节距相同的板式链4,以使电缆夹链节不致发生侧向弯曲或扭绞。第四节采煤机的附属装置改善靠近采煤机机身这一段电缆夹的受力情况,在电缆夹的开口一边装有一条节距相同的板式链4,以使电缆夹链节不致发生侧向弯曲或扭绞。这种拖移装置的特点是:拖动电缆的拉力由链式电缆夹承受,电缆和水管不承受拉力,并且由电缆夹保护,可以防止被砸坏。链式电缆夹的链节一般选用高强度轻质非金属材料制成,以减轻重量。
第四节采煤机的附属装置
一般动力电缆和水管都从工作面运输巷引入工作面。从工作面下端到工作面中点的这一段电缆和水管固定铺设在刮板输送机溜槽侧板电缆槽中,而从工作面中点到采煤机之间的电缆和水管则需放在电缆夹中随采煤机的运行而移动。因此,电缆夹的装设长度为工作面长度的1/2,但考虑到工作面长度的变化,一般留有1~2m的余量。第四节采煤机的附属装置
七、采煤机的冷却喷雾降尘系统采煤机喷雾降尘系统的主要作用是洒水降尘、冲淡瓦斯、湿润煤体、冷却截齿、扑灭滚筒截割时可能产生的火花。采煤机冷却系统用于冷却电动机、截割部、牵引部。采煤机的冷却系统和喷雾系统是结合在一起的。第四节采煤机的附属装置
采煤机上有两种喷雾装置,一种是喷嘴装在滚筒的螺旋叶片上,喷雾水经机身、滚筒内部的水道喷向截齿的内喷雾装置;另一种是喷嘴装在机身上,喷雾水经滚筒外部直接喷向煤壁的外喷雾装置。第四节采煤机的附属装置由于内喷雾装置喷嘴靠近截齿,有利于湿润煤体表面、减少粉尘的产生,把粉尘消灭在生成之初,因而内喷雾灭尘效果好、耗水量小;外喷雾装置的喷嘴离滚筒较远,只能降低扩散中的粉尘,灭尘效果差、耗水量大。为了提高采煤机的降尘效果,采煤机一般多采用内、外喷雾装置相结合的方式。第四节采煤机的附属装置
《煤矿安全规程》规定,采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘,内喷雾压力不得小于2MPa,外喷雾压力不得小于1.5MPa,喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾,外喷雾压力不得小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。第五节典型采煤机的结构
目前,在煤矿采煤工作面中使用的采煤机主要有液压牵引和电牵引2种类型。每种类型的采煤机又有多种不同的型号,但同一类型的采煤机的结构是基本相同的。在此,以MG160/375-W型液压牵引采煤机和MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机为例简要介绍其结构。第五节典型采煤机的结构
一、MG160/375-W型液压牵引采煤机液压牵引采煤机是利用牵引部液压系统将采煤机电动机输出的机械能由主液压泵转换成液压能,再由液压马达将液压能转换成机械能,由液压马达输出的机械能驱动牵引部传动装置和牵引机构带动采煤机牵引运行。第五节典型采煤机的结构
MG160/375-W型采煤机用于开采煤层厚度1.40~3.70m、倾角小于35°的中硬或中硬以下、含有少量夹矸的煤层。其结构示意图及外形图分别如图7-19、7-20。图7-19MG160/375-W型采煤机1——左滚筒;2——左摇臂;3——截割电机;4——左固定箱;5——左牵引箱;6——喷雾冷却系统;7——拖缆装置;8——电控箱;9——牵引电机;10——中间箱(泵箱);11——右固定箱;12——右行走箱;13——右滚筒;14——右截割部;15——调高油缸图7-20MG160/375-W型采煤机外形图第五节典型采煤机的结构
(一)组成部分及结构特点
1.组成部分
MG160/375-W型采煤机组成如图7-19所示。主要由截割部(包括截割电动机、摇臂齿轮减速箱、行星轮系和滚筒)、牵引行走部(包括固定箱、行走泵箱)、中间箱、电动机(截割电机采用YBCS-160型,定子水冷;牵引电机采用YBQYS3-55型)以及齿轮销排式无链牵引、双浮动行星减速机构、主架体等组成。第五节典型采煤机的结构
2.结构特点(1)MG160/375-W型采煤机采用多电机横向布置方式,截割摇臂用销轴与牵引部相连接,左右牵引部及中间箱采用高强度液压螺栓连接。在中间箱中装有泵箱、电控箱、水阀和水分配阀,承担电力、喷雾水的控制任务。第五节典型采煤机的结构(2)截割电动机横向布置在摇臂上,撤除了摇臂和机身之间的动力传递,取消了容易损坏的圆锥齿轮和结构复杂的通轴,并使机身缩短。(3)主机身分为3段,即左牵引部、中间控制箱和右牵引部,取消了底托架结构,在主机架上采用高强度螺栓连接,简单可靠、拆装方便。第五节典型采煤机的结构(6)主体架上的各个元部件,除冷却器外,其余部件均可从工作面的采空侧单独抽出;进出油管、水管、电缆均可安装在泵箱后侧,各部件安装互不影响,更换容易、维修方便。第五节典型采煤机的结构
(4)摇臂外形呈下弯状,加大了摇臂下面过煤口的面积,使煤流更加畅通。摇臂壳体为整体结构,靠采空区侧的外面焊有一水套,以冷却摇臂。(5)在泵箱内安装有主液压泵、双联齿轮泵、调速机构、主阀组冷却器等主要部件,牵引部采用斜轴式柱塞泵和斜轴式柱塞液压马达,在同等情况下,系统效率高、故障率低、互换性好。第五节典型采煤机的结构(二)牵引部液压传动系统
1.牵引部主要液压元件(1)主液压泵。主液压泵是型号为ZB125型的斜轴式轴向柱塞泵。主液压泵的作用是把电动机输出的机械能转换成液压能,向外输出一定流量的压力液体,驱动液压马达牵引采煤机行走。第五节典型采煤机的结构
该泵可通过调速机构拨叉改变泵缸体摆角的大小、方向,从而改变泵的输出流量和排油的方向,以改变液压马达的转速和转向,最终达到改变采煤机牵引速度和牵引方向的目的。第五节典型采煤机的结构
(2)辅助泵。辅助泵采用YBC-45/160型齿轮泵(双联泵)。该泵的作用是把电动机的机械能转换成液压能,排出压力油液,用于向主油路补油和热交换以及向操作和控制系统提供压力油源。第五节典型采煤机的结构(3)液压马达。牵引液压马达是型号为ZM125型的斜轴式轴向柱塞液压马达。它的结构与工作原理与斜轴式轴向柱塞泵类似,只是马达采用了定量马达,所以壳体是封闭的,形状比较简单,体积较小。液压马达的作用是把主液压泵输出的液压能转换成机械能,向外输出一定的转矩和转速,从而带动采煤机行走。第五节典型采煤机的结构
(4)主阀组。主阀组是由5个阀构成的集成阀组,主要由2个补油单向阀、1个调定值为2MPa的低压溢流阀(背压阀)、1个调定值为14MPa的高压安全阀和1个液动三位五通换向阀(梭形阀)所组成,如图7-21所示。该阀组的主要任务是控制向主油路补油和完成冷热油的交换。
液压系统主阀组第五节典型采煤机的结构
(5)过滤器。在采煤机的液压系统中设置有粗、精过滤器各一个,粗过滤器与双联泵的吸油口相连接,精过滤器与补油泵的吸油口相连接,用于保证系统内油液的清洁。粗过滤器是由网式滤芯和磁性滤芯组合而成,其过滤精度为80μm,流量为400L/min;精过滤器为纸芯式过滤器,其过滤精度为10μm,流量为100L/min。第五节典型采煤机的结构
(6)冷却器。由壳体和2个板翘式冷却器芯组成,如图7-22所示。其油路为串联型,需要冷却的油液经过第1个冷却器后,通过盖板上的通道进入第2个冷却器芯继续冷却后返回油箱。图7-22液压系统冷却器第五节典型采煤机的结构(7)制动器。采用YZ-280S型湿式制动器(摩擦片浸在油中),是一种对采煤机牵引液压马达的输出轴实施抱闸的装置,当采煤机正常牵引时,制动器松闸,当采煤机停止工作时,制动电磁阀断电复位,产生制动力矩。第五节典型采煤机的结构(8)直动式溢流阀。在液压系统中装有高、低压安全阀及远程调压阀各一个。这3种阀都是直动型溢流阀。调高安全阀为高压安全阀,其调定压力为18MPa,安装在调高泵的排油口处;低压安全阀安装在精滤油器的吸油口处,其调定压力为2.5MPa;远程调压阀固定在电磁阀箱壁上,调定压力为13.51MPa。第五节典型采煤机的结构
2.牵引部液压基本回路
MG160/375-W型采煤机液压传动系统如图7-23所示。图7-23MG160/375-W型采煤机液压系统第五节典型采煤机的结构采煤机牵引部液压系统由若干个液压基本回路组成,它包括主回路系统和保护回路系统2部分。其中,主回路系统包括主回路和补油与热交换回路;保护回路系统包括高压保护回路、低压保护回路、牵引速度恒压控制回路等。第五节典型采煤机的结构(1)主回路。该回路由ZB125斜轴式轴向柱塞泵和2只并联的ZM125型斜轴式定量马达组成闭式系统,如图7-24所示。图7-24采煤机液压系统主回路第五节典型采煤机的结构主油泵工作时排出的压力油驱动2只液压马达旋转,液压马达排出的油又供给主油泵吸入,形成一个闭合的循环回路。由图可见,主油泵为变量油泵,通过手动或自动改变其缸体的摆角和摆向,即可改变其流量的大小和改变进油及排油的方向,从而达到改变液压马达旋转速度和旋转方向的目的。第五节典型采煤机的结构(2)补油和热交换回路。在闭式传动系统中,由于各液压元件均有泄露,所以需要补充油液(如不及时补油,会引起主油泵的吸空,系统工作时会产生声响和振动);其次主回路油液不断循环工作,容易发热,使系统油温不断升高,油液黏度下降,所以必须冷却;另外,由于主油泵自吸能力差,主回路必须在吸油口建立所需的背压。第五节典型采煤机的结构因此在主回路中必须增加补油和热交换回路,这样,主回路系统才能正常工作。补油和热交换回路如图7-25所示。图7-25补油和热交换回路第五节典型采煤机的结构系统的补油由辅助(齿轮泵)泵提供,该泵经粗滤油器从油池吸油,排出的油经精滤油器、单向阀进入主回路的低压路,补偿系统的泄露,并使主回路的回油路保持2MPa的背压。安全阀调定主回路高压端额定压力为14MPa。第五节典型采煤机的结构(3)高压保护回路。采煤机工作时,经常会遇到蹩卡现象,造成牵引阻力突然增加,工作压力急剧上升。当系统压力达到高压安全阀的调定压力14MPa时,高压安全阀开启,溢出的油回到主回路的低压油路,造成高低压油路窜通,系统压力不再上升,牵引速度很快下降至零,实现了采煤机的高压保护。第五节典型采煤机的结构(4)低压保护(又称失压保护)。低压保护的作用是使回路保持一定的背压以保证液压系统的正常工作,由失压阀和调速机构来实现。当低压回路中的油压下降到1.5MPa以下时,失压阀的阀芯在弹簧力的作用下由右位推到左位,调速机构中的推动油缸动作,主油泵向零位返回,采煤机停止牵引。第五节典型采煤机的结构当调速手把不在零位时停机,工况与低压保护一样,主油泵被迫回到零位,伺服阀能记忆停机时的牵引速度。当再次开机时,主油泵呈零位启动状态,并逐渐加速到停机前的牵引速度,从而避免了主油泵的大角度启动。第五节典型采煤机的结构(5)恒压控制回路。恒压控制系统是通过远程调压阀、调速机构的失压阀和推动油缸来实现的。当主油路的工作压力超过额定值13.5MPa时,远程调压阀打开,溢出的高压油一部分经旁路分流掉,另一部分则进入失压阀,使失压阀从正常工作时的右位改成左位,从而达到牵引速度下降,工作压力降低的目的。第五节典型采煤机的结构当工作压力降低到调定值以下时,远程调压阀关闭,失压阀恢复到右位,牵引速度又自动恢复到原先的调定值。系统中的阻尼是为了提高系统的稳定性而设置的。第五节典型采煤机的结构(三)采煤机滚筒调高液压系统MG160/375-W型采煤机滚筒调高液压系统由粗滤油器、调高泵、高压安全阀、背吸阀、手动换向阀、调高油缸、液压锁和有关管路组成。第五节典型采煤机的结构调高换向阀分别安装在左、右牵引行走箱上。左、右调高采用串联,当调高一边滚筒时,另一边的手动换向阀应处于中位机能,因此不能同时进行调高。液压锁用于不进行调高时锁住调高油缸,使滚筒保持在所需的高度。调高泵的最大工作压力由高压安全阀来控制,其调定值为18MPa。第五节典型采煤机的结构
(四)喷雾冷却系统采煤机的喷雾冷却系统由接头座、水封座、组合密封、泄漏环、油封、水封装置外壳、轴承、不锈钢送水管、管座以及高压软管等组成。不锈钢送水管靠煤壁侧,在插入管座时,管上的缺口对准管座上的定位销,使送水管和滚筒轴(行星架)一起转动。第五节典型采煤机的结构送水管靠采空区侧通过轴承支撑在轴承座内。因两者有相对旋转运动,为防止内喷雾水进入油池,在送水管外壳安装一特制的组合密封,该密封由一特制水封和油封组成,起防水、防尘作用。在水封和油封之间装有泄漏环,泄漏的水经泄漏环和水封装置外壳流出摇臂壳体外。油封防止摇臂内油液外泄。第五节典型采煤机的结构
内喷雾水通过接头座与喷雾冷却系统的相应管路相通,经不锈钢送水管、煤壁侧高压软管与滚筒的内喷雾供水口相连进入滚筒水道。MG160/375-W型采煤机的喷雾冷却系统如图7-26。图7-26喷雾冷却系统1——左滚筒;2——右滚筒;3——左摇臂壳;4——右摇臂壳;5——左截割部电机;6——右截割部电机;7——泵箱;8——泵电机
第五节典型采煤机的结构
二、MG400/930-3.3D电牵引采煤机
MG400/930-3.3D电牵引采煤机适用于缓倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面,采高范围为2.2~3.5m。可在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的煤矿中使用。第五节典型采煤机的结构该机总体结构为多电机横向布置,牵引方式为机载式交流变频无级调速的强力销轨(链轨)无链牵引,电源电压为3.3kV,计算机操作、控制并能中文显示运行状态、故障、检测。第五节典型采煤机的结构
(一)主要组成与特点
1.主要组成该采煤机主要由左右滚筒、左右摇臂、左右牵引传动箱、行走箱(外牵引)、泵站、高压控制箱、牵引控制箱、调高油缸、主机架、辅助部件等组成,如图7-27所示。第五节
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