第一章采煤机械

第一章采煤机械

§1-1概述

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。

把煤由煤层中采落下来的机械称为采机械。（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。由于滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件因而得到了广泛的应用。刨煤机要求的煤层地质条件较严，一般适用于煤耗质较软不粘顶板、顶底板较稳定的薄煤层或吕厚煤层，故应用范围较窄。但是刨煤机结构简单尤其在薄煤层条件下劳动生产率较高。

对采煤机械的一般要求对采煤机械的要求，是根据工作面的条件和采煤工艺的需求而提出的。现代采煤机械必须满足下列要求：（1）生产率满足要求。（2）采煤机工作机构能适应煤层厚度变化而工作；牵扯引机构能在工作过程中随时根据需要改变牵扯引速度，应能实现无级调速以适应煤质硬度的变化，发挥机器的效能。（3）机身所占空间较小，对薄煤层采煤机尤为重要。（4）采煤机可拆成几个独立的部件，以便下井和运输也便于拆装和检修。

（5）所有电气设备都应具有防爆性能，采煤机能在有煤尘瓦斯爆炸危险的工作面内安全工作。（6）电动机、传动装置和牵扯引部应具有超负荷安全保护装置。（7）具有防滑装置，以防机器沿斜坡自动下滑。（8）具有内外喷雾灭尘装置。（9）工作稳定可靠，操作简单方便，操作手把或按钮尽量集中，日常维护工作少而容易。

采煤机有不同的分类方法：按工作机构型式可分为滚筒式、钻削式和链式；按牵扯引方式可分为链牵扯引和无链牵扯引；按牵扯引部位置可分为内牵扯引和外牵扯引；按牵扯引部传动方式可分为机械牵扯引、液压牵扯引和电牵扯引；按工作机构位置可分为端头式和侧面式。单滚筒采煤机单滚筒采煤机具有一个能够落煤和装煤的滚筒式工作机构，是我国60年代以来使用得较多的一种采煤耗机。它骑在工作面输送机上，以输送机为导向沿采煤耗工作面来回牵引。（一）单滚筒采煤机的组成与功用

1．单滚筒采煤机的组成单滚筒采煤机的组成可分为四大部分截煤部、牵扯引部、电动机和辅助装置。双滚筒采煤机双滚筒采煤机有两个滚筒，一个沿顶板采煤，另一个沿底板采煤。因此，能一次采全高，适应范围大、生产率高。综合机械化采煤工作面主要采用双滚筒采煤机。刨煤机

（1）结构原理

（2）连续长壁采煤机（二）机械化采煤工作面

普采工作面（普采、高档普采）、综采工作面双滚筒采煤机在综合机械化采煤工作面的工作情况在工作面采煤、装煤、运煤及护等机械化的基础上，进一步使工作面各个机械组成一个整体进行生产，在结构上相互有机地结合，动作上相互协调地工作这就是综合机械化。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、采煤机的工作机构采煤机的工作机构承担截煤和装煤任务，是采煤机的主要部件之一。一个完善的工作机构应满足以下要求：（1）以适应不同的煤层和有关地质条件。（2）能充分利用煤壁的压张效应，降低能耗，提高块煤率，减少煤尘。（3）能装煤和自开缺口。（4）载荷均匀分布，机械效率高。（5）结构简单，工作可靠，拆装维修方便。

（一）工作机构

滚筒式采采煤机械的工作机构，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。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：

扁形截齿的刀体是沿滚筒的半径方向安装的，故常称为经向截齿。这种截齿适用于截割各种硬度的煤，包括坚硬煤耗和粘性煤。镐形截齿的刀体安装方向接近于滚筒的切线，又称为切向截齿。这种截齿一般在脆性煤耗和节理发达的煤层中具有较好的截割性能。截齿刀体的材料一般为40Cr、35CrMnSi、35SiMnV等合金钢，经调质处理后获得足够的强茺和韧性。扁形截齿的端头镶有硬质合金核或片。镐形截齿的端头堆焊硬质合金层。硬质合金是一种碳化钨和钴的合金。碳化钨硬度极高，耐磨性好，但性质脆，随冲击截荷的性能差。在碳化钨中加入适量的钴，可以提高硬质合金的强度和韧性，但硬度稍有降低。截齿上的硬质合金常用YG-8C或YG-11C。YG-8C适用于截割软煤或中硬煤，而YG-11C适用于截割坚硬煤。经验证明，改进截齿结构，适当加大截齿长度，增大切屑厚度，可以提高煤的块度并可降低煤尘。

螺旋滚筒

（一）基本结构采煤机的滚筒基本结构如图所示。在螺旋叶片的顶端及端盘周边上装有许多截齿。轮毂与滚筒轴固定在一起。滚筒转动时，截齿截割和剥落煤体，螺旋叶片将碎煤运至滚筒的采空侧，装入输送机。在叶片上和端盘上齿座的旁边还装有内喷雾用的喷嘴。

（二）滚筒的转向滚筒旋转方向对截煤过程来说有两种。（1）顺转：如图所示。大部分煤被螺旋叶片从滚筒轮毂下面带到滚筒后面，挡煤板把煤挡住，按自然安息角φ堆积。

A顺转B逆转逆转：如上图所示。截落的煤不断被螺旋叶片向工作面输送机推动，大部分煤按自然安息角φ霸主积在滚筒前半部。

顺转时，煤在装载过程中二次破碎较严重装煤能耗较大。采煤机后面滚筒不仅担负截割前滚筒余留的煤耗，而且要将这些煤连同前滚筒未装出的煤全部装入输送机。为了有较好的装煤效果，后滚筒一般定为向上截煤的旋转方向，而将前滚筒定为向下截煤的旋转方向对于单滚筒采煤机，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。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。（三）滚筒的结构参数1．滚筒的三个直径滚筒的三个直径是指滚筒直径D，叶片直径Dy和筒毂直径Dg。滚筒直径是截齿齿尖的截割圆直径。目前采煤机的滚筒直径都在0.65～2.3m范围内。单滚筒采煤机的滚筒直径应按煤层厚度来选择一般比煤层厚度小0.1～0.2m。双滚筒采煤机则按采高来选择滚筒直径应稍大于最大采高的一半，以便采煤机能够一次采全高。

轮毂直径Dg愈大，则滚筒内容纳碎煤的空间愈小，碎煤在滚筒内循环和重复破碎的可能性愈大。在满足轮毂安装轴承和传动齿轮的条件下，应保持叶片直径与轮毂走私适当的比例。对于D>1m的大直径滚筒，Dy与Dg之比大于或等于2；对于D<1m的小直径滚筒，Dy与Dg之比应大于或等于2.5；2．滚筒宽度滚筒宽度应等于或大于采煤机的截深。滚筒的宽度一般为0.6～0.8m。对于较薄的煤层，为了提高采煤机的生产率，滚筒宽度可为0.8～1.0m；对于较厚的煤层，为了改善顶板的支护性能，滚筒宽度可取0.5m。3．螺旋升角单头螺旋叶片及其展开后的开关如图1-14所示。D和Do分别表示螺旋叶片的外径和内径，L为螺旋叶片的导程。不同直径上的螺旋升角不同，螺旋叶片的外缘升角和内缘升角分别为显然，螺旋叶片在外缘的升角小于内缘的升角。

螺旋升角的大小直接影响滚筒的装煤效果。升角较大时，排煤能力强，装煤速度快。但升角过大会把煤抛到溜槽的采空侧；升角过小，煤在螺旋叶片内循环千万煤的重复破碎国内外对螺旋升角曾是行过大量试验，我国一般认为a=20°～35°时装煤效果较好。

螺距的大小应保证煤从滚筒中顺利排出，一般为0.25～0.4m。螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的。直径D<1250mm的滚筒一般用双头，D<1400mm的滚筒可用双头或三头，D<1600mm的滚筒可用三头或四头。截齿配置①截齿排列图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。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。(二)牵引机构一、对采煤机牵引的基本要求1．有足够大的牵引力为在困难条件下割煤耗，采煤机应具有足够大的牵引力。

由于无链牵引采煤机可用在大倾角（40°～50°）条件,因而一般采用双牵引传动.这种双牵引可使牵引力增加一倍,但牵引速度降低一倍.目前采煤机的最大牵引力可达2×310kN。

2．总传动比大为了实现较低的牵引速度，牵引部的总传动比要求很大，其值超过150～200，有的甚至超过300。3．能在工作过程中实现无级调速。由于煤质变化和煤层含有夹矸、硫化铁等坚硬夹杂物，采煤机电动机的负荷变化剧烈。为了避免电动机过度超载或欠载，充分发挥采煤机的效能，需要随时调节牵引速度，使采煤机电动机的负载在其额定值附近的小范围内波动。

4．不受滚筒转向的影响通常滚筒的转向是一事实上的，因而电动机的转向也是一定的。然而采煤机的牵引方向是要变化的，所以它不能受滚筒转向的制约，不应限制牵引部和截煤部的分别起动与停止。5．应有可靠完善的自动调速系统和完善的保护装置应根据电动机负荷、牵引力大小来实现自动调速及过载保护。另外还应设油温、油质保护和防止机器下滑的保护措施。新一代的采煤机，还应设有自动监测和故障诊断系统，从而保证采煤同安全运行。6．具有足够的强度和可靠性。由于牵引部出轴转速低、受力大，故必须具有足够的强度和可靠性。7．操作方便牵引部应有手动操作、远程操作等装置，尽量做到集中控制。二、采煤机的牵引机构采煤机的牵引机构有钢丝绳牵引，锚链牵引和无链牵引三种形式随着采煤机的不断发展，由于钢丝绳牵引机构的牵引力小，容易发生断绳事故，并且断裂后不易重新连接，故这种牵引机构已逐渐被淘汰。目前广泛使用的是锚链牵引，进入90年代以来，无链牵引有了很快的发展，正在全面推广应用。（一）锚链牵引锚链牵引的工作原理如图1-20所示。锚链3绕过主链轮1和链轮2，两端分别固定在输送机上、下机头的拉紧装置4上。当牵引部的主链轮转动时，通过锚链与主链轮啮合驱动采煤机沿工作面移动。锚链牵引有如下特点：（1）强度高,承载能力大,能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速度的要求;（2）锚链牵引是依靠链轮齿与链环相啮合，工作较可靠；（3）锚链使用寿命长，一般可用6个月以上。断链时弹性小，不易伤人，断链后用连接环连接，十分方便；（4）锚链的节距较大，当链轮作等速运动时，锚链相对链轮的移动是周期性变化的，这是产生动载荷的原因之一。目前，采煤机牵引部锚链的固定装置主要有下列二种。1．弹簧拉紧装置2．液压拉紧装置液压拉紧装置的优点是非工作边能保持恒定的张力，其初张力（预紧力）的大小由定压减压阀的调定值所决定。在工作过程中非工作边的张力大小由安全阀的整定值来决定。锚链的最大补偿长度可以用虎克定律来求式中P0—采煤机设计时的牵引阻力；

P1—非工作边的张力。弹性伸长量的存在，使采煤机移动时产生振动，其最大振幅可达50～80mm，引起切屑断面的急剧变化，从而导致采煤机载荷发生大的变化，使零部件随较大的动载荷，这是锚链牵引的最大缺点。因此，近年来广泛推广使用了无链牵引的采煤机。（二）无链牵引随着采煤机向强力化，重型化及大倾角发展，其电动机功率已增大到750～1000kV，牵引力已达到400～600kN。对于这样大的牵引力，目前使用的圆环链强度已不能满足需要，而且牵引链一旦断裂，其储存的弹性能被释放，将严重危及人身安全为此，取消了固定在工作面两端的牵引链，而采用了无链牵引机构。

无链牵引的主要优点是：（1）取消了工作面的牵引链，消除了断链事故和链子跳动伤人的事故；（2）在同一工作面内可以同时使用两台或多台采煤机。从而可以降低生产成本，提高工作面的产量。特点适用于超长的高产高效工作面的需要；（3）对底板起伏、工作面弯曲、煤层不规则等的适应性增强；（4）使采煤机的牵引速度更加均匀，减弱了采煤机移动时的脉动现象和机器的振动，提高了采煤机的使用寿命；（5）几乎可在所有煤层厚度和倾角的工作面使用；（6）对原有的锚链牵引采煤机改成元链牵引也较为方便。但是，对无链牵引，还应重视解决以下几个问题：（1）必须加强输送机本身的结构，并在使用和管理中保持其有一定的平直度。（2）齿轮、齿条或销轴，不仅在啮合传动中传递很大的力，而且还起支点的作用，磨损加快。因此，在材质和热处理方机要求都较高。在结构上要能快速更换。（3）为了适应输送机在推移中水平和垂直两个方向的偏斜，仍能保证正确的啮合，在销轴座或齿条之间的连接方式上要注意可调性，同时还要注意溜槽的连接强度。（4）无链牵引机构使机道宽度增加了约100mm。所以提高了支架控顶能力的要求。目前常用的无链牵引机构主要有以下几种类型：

1．齿轮销排式

2．销轮齿条式销轮齿条式无链牵引机构由装在底托架内的两个牵引传动箱分别驱动滚轮，与固定在输送机上的齿条相啮合而移动采煤机。销轮由五根直径为100mm的圆柱销组成。这种机构的强度大，工作可靠。我国AM-500，ZGC-300采煤机都采用这种机构。3．复合齿轮齿条式如图所示，复合齿轮齿条式无链牵引机构在采煤机牵引部1的出轴上装一套双四齿交错齿轮2，以驱动装在底托架上的双六齿交错齿轮3，后者与固定在输送机煤壁侧的交错齿条4啮合而移动采煤机。这种机构齿部粗壮、强度高、寿命长、交错齿轮啮合运行平衡齿轮端面互相靠紧，能起横向定位和导向作用齿条间用螺栓连接。其下部由扣钩联结，以适应输送机垂直和水平偏传。英国BJD系列采煤机采用这种机构

4．链轮链轨式如图下所示。链轮链轨式无链牵引机构由采煤机牵引部传动装置1出轴上的长齿驱动链轮2，使链轮2与铺设在输送机采空区侧挡板5内链轨架4上的不等节距圆环链3相啮合而驱动采煤机。与链轮同轴的导向滚轮6支承在链轨架4上导向。底托架7两侧有卡板卡在输送机相应槽内定位。

这种机构利用圆环链挠曲性好的特点，使输送机和中部槽垂直面偏转角可达±6°水平偏转±1.5°，因此，适合在底板起伏大并有断层的条件下工作。这是一种有发展前途的机构，已用在EDW-300-L、DTS-300、SIRUS-HC以及LS等型的采煤机上，效果较好。三、牵引部传动装置分类采煤机牵引部传动装置的功用是将电动机的能量传到主动链轮，并满足对牵引部提出的各项要求。现有的牵引部传动装置分类如图。1．机械牵引的传动系统具有纯机械传动装置的牵引部简称机械牵引。其特点是工作可靠，但只能有级调速，且传动结构复杂，目前已很少采用。2．液压牵引的传动系统大部分采煤机牵引部都采用液压传动加机械传动的型式，液压传动由泵、马达和阀等液压元件组成，将压力油供给液压马达。从马达到链轮采用机械传动。其马达及其到链轮的传动方式通常有三种。（1）高速马达（图a）高速马达的转速一般为1500～2000r/min，其结构型式往往与主泵相同，但马达是定量的。这种系统马达要经较大的传动比的齿轮减速带动链轮，但传动易于布置，故使用较多。MXA-300、MG170等采煤机使用。（2）中速马达（图b）中速马达常采用行星转子式摆线马达（如AM-500采煤机），其额定转速为160～320r/min。这种系统马达需经一定减速带动驱动滚轮。这种系统齿轮传动比不大，马达及减速装置尺寸较小，便于用在无链双牵引传动中，可以根据需要把传动装置装在底托架上。图中B为制动器，停机时靠弹簧力制动，防止机器下滑。（3）低速马达（图c）低速马达常采用径向多作用柱塞式马达，马达的出轴转速一般为0～40r/min。这种马达可经一级减速或直接带动主动链轮。这种系统机械传动装置较简单但马达径向尺寸大，且存在回链敲缸问题。我国生产的DY-150，MD-150型采煤机使用这种系统。MG200—W型采煤机MG200系列滚筒式采煤机是我国研制的长壁回采工作面浅工作面截式采煤机。MG200—W型采煤机是该系列的基本型，由基本型的部件，可积木式组合成不同型号。系列中各机型间的零部件通用程度较高。

MG200—W型采煤机适用于采高范围1.5~3.0m,傾角小35°，煤质中硬以下的综采工作面。

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。（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（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

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经整理即得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

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的原因。

因此，只要在采煤机的工作过程中，让牵引链松边的固定点移动，就可以减缓甚至消除拉力递增的现象。采用弹簧张紧时，设其松边的初拉力为P0，弹簧刚度为C，则开始采煤时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为

因为

当它离开工作面一端的位移为x时，牵引链和两个弹簧张紧器的总弹性变形量为所以

因为1+2EF/CL是大于1的数，所以可以减缓拉力递增。C=∞就是刚性固定的情况。弹簧刚度C越小，拉力递增量就越小。在弹簧材料的剪切弹性模数和簧丝直径一定的条件下，必须把弹簧做得又粗又大，才能达到较小的弹簧刚度。但是，由于受到空间条件的限制，弹簧刚度不可能很小，所以用弹簧器不可能完全消除拉力递增现象。而采用液压张紧器张紧牵引链，可完全消除拉力递增的现象。液压张紧器如图1-18所示。因此，可得牵引链拉力与采煤机位移的关系2、无链牵引机构（1）齿轮销轨型（图1-20所示）（2）销轮齿条型（图1-21所示）（3）强力链轮链轨型（图1-22所示）（4）复合齿轮齿条型（图1-23所示（三）传动机构

1．截割部传动机构采用机械传动2.牵引部传动装置（1）机械牵引（2）液压牵引（3）电牵引（四）基本参数1.生产率2.采高H3.截深B（0.5～1米）4．牵引速度υq5．截割速度υj6．牵引力7．装机功率§1-2单滚筒采煤机一、1MGD200型单滚筒采煤机（一）概述1．用途与适用条件与SGB-630/220型刮板输送机、DZ型单体液压支柱和金属铰接顶梁配套组成高档普采机组，用于开采采高1.3m～2.5m、煤质中硬以上的缓倾斜煤层。2.主要组成电动机、牵引部、固定减速器、摇臂、螺旋滚筒和底托架等。3.主要技术特征4.总传动系统（1）截割部传动系统电动机→齿轮联轴器→Z14/Z15→调高泵固定减速器（两级减速）花键离合器（Z13）→锥齿（Z1/Z2）→圆柱齿轮(Z3/Z4)）→摇臂减速器（两级减速（带有惰轮的Z5/Z6/Z7/Z7/Z8/Z9）→行星齿轮（Z10、Z11、Z12））；其中Z13为离合花键齿轮，它可控制滚筒转动或停止，Z3、Z4为换速齿轮，备有两对，可使滚筒获得两种转速。（2）牵引部传动系统→齿轮联轴器→Zˊ5/Zˊ4→辅助油泵

Zˊ6/Zˊ7→主液压泵→主马达→圆柱齿轮(Zˊ8/Zˊ9)→行星齿轮（Zˊ10、Zˊ11、Zˊ12）→主链轮（二）截割部截割部由固定减速器、摇臂减速器、螺旋滚筒和液压调高装置等部分组成。1.固定减速器图1-282.摇臂减速器图1-293.滚筒与截齿（1）滚筒（图1-30）（2）截齿4.液压调高系统与液压元件（1）液压调高系统

a．组成的基本回路换向回路、锁紧回路、安全保护回路、卸荷回路等。

b．工作原理

(2)主要液压元件a.调高泵固定缸体斜盘型柱塞泵b．其它液压元件

（三）牵引部由减速器（液压+机械）和链牵引机构组成。1、液压系统与液压元件

1）液压系统牵引部液压系统（图1-38所示），它由主油路系统、调速系统和保护系统组成。（1）主油路系统主油路系统由主油路、补油回路和热交换回路组成。A.主油路闭式系统，采用变量泵-定量马达的容积调速方式。B.补油回路和热交换回路闭式系统的散热条件差。为了进行冷却，防止温升过高，同时也为了弥补不可避免的泄漏，使主回路建立所需背压，必须设置补油和热交换回路。补油回路：油池→粗过滤器14→辅助油泵11→精过滤器9→单向阀2或3→主液压泵吸油侧。

热交换回路：由整流阀4、低压溢流阀6和冷却器13组成。其工作原理:（冷却器下面的单向阀16可防止更换冷却器时向外漏油。）注意：1．为了保证补油和热交换的正常进行，补油单向阀应该靠近主油泵，而整流阀应该靠近马达。2．低压安全阀的整定压力应该比低压溢流阀的整定压力略高（至少高0.2～0.3Pa）。3．为了保证油质，以免主回路和控制回路被污染，补油应有可靠的过滤措施。（2）调速换向系统用于调节牵引速度和改变牵引方向，它由手把操作机构和主液压泵伺服变量机构组成a.手把操作机构组成：旋钮26、螺旋副25b.工作原理：伺服变量机构组成：调速套24、伺服阀22、差动杠杆23、变量液压缸21工作原理：（3）保护系统保护系统包括双重压力过载保护、低压失压保护、电动机功率过载保护和主液压泵自动回零等油路。a.双重压力过载保护油路组成：压力调速阀19、失压控制阀20、高压安全阀5工作原理：b.失压保护回路组成：失压控制阀20工作原理：c.电动机功率保护回路组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理：以上三种保护都是通过失压控制阀20起作用的，并且在保护发生时，都是依靠给定速度时变量液压缸中被压缩弹簧的释放而获得减速直至停牵引的效果。d.液压泵自动回零保护油路组成：电磁阀27、失压控制阀20工作原理：e.系统的充油和排气采煤机长时间不工作时，管路可能进入空气，更换液压油或管路后可能造成空气进入系统。系统中混入空气将会产生振动和噪声，从而影响液压元件的性能和可靠性。为了排除混入系统的空气，可以用手压泵14（图1-37）来充油排气。在充油过程中，必须松开主油路上的排气塞，直至充油压力达到0.2～0.3Mpa，才可将排气塞拧紧，结束充油过程。2）液压元件

2.机械传动结构（四）辅助装置

1.底托架

2.喷雾冷却系统

§1-3MLS3-170型双滚筒采煤机一、概述（一）适用条件与主要技术特征适用条件：采高1.5～3m、倾角0º～30º；顶板中等稳定、底板起伏不大且不太松软；煤质中硬。（煤层倾角大于10º时，应使用防滑装置；大于15º时，必须配置液压安全绞车。）主要技术特征：（二）组成与总传动系统组成：总传动系统：1.截割部传动系统两个截割部的传动相同。螺旋滚筒采用3级齿轮传动：电动机→Z1(离合齿轮)→Z2/Z3→Z4/Z5（换速齿轮）/Z6(三个惰轮)/Z7→行星轮系(Z7、Z8、Z9)→滚筒辅助液压系统液压泵：电动机→Z1/Z12/Z13→Z14/Z15/Z16→截割部辅助液压泵42、牵引部传动系统电动机→Z1→Z2/Z4→牵引部辅助液压泵3Z1/Z3→Z5→主液压泵1→主液压马达2→Z6/Z7/Z8→Z9/Z10→行星轮系(Z11、Z12、Z13)→Z14→主链轮（Z15）二、截割部由传动装置和工作机构组成。传动装置包括固定减速器和摇臂减速器。（一）固定减速器图1-49所示，由传动部件和摇臂部件组成。（二）摇臂减速器

1.结构（图1-50所示）2.摇臂的换速摇臂的前两个齿轮Z4(14、18、22)和Z5（33、31、29）是可以更换的，但因三种齿数组合都符合

Z5+Z4/2=40=常数的条件，故Z4和Z6之间的中心距没有变化。但是（Z4+Z5）/2≠常数而是差值为1的等差级数。所以，只要想办法利用同一个轴孔把三个不同齿数Z5装进摇臂，那么更换齿轮Z4和Z5而不更换摇臂减速器壳体仍能保持正常啮合的条件。采用的办法是在齿轮Z5的心轴上装一个偏心套（图1-51），而按Z4的齿数为18、Z5的齿数为31的基准情况确定Z5的心轴孔位置，当采用另外两种齿数组合时，只要把偏心套和心轴原地转动180º，用偏心套的偏心距补偿Z4和Z5中心距的变动。当然，在基准情况时，应该改用没有偏心的轴套。这样，滚筒就可有三种转速可以选择。3.摇臂箱体的安装两种安装位置。（图1-52）注意：行星齿轮传动与摇臂齿轮共用一个油池，润滑油要通过轴承74和75（图1-50）才能进入行星齿轮传动，所以润滑条件不够好。截割顶煤的滚筒摇臂每工作一小时左右，须降下一次，使油液流入行星齿轮传动处。摇臂内有

12个齿轮和21个轴承，传递功率大，润滑条件差，所以工作温度较高。这是一个存在的问题。（三）滚筒与截齿

1、滚筒

2、截齿三、牵引部（一）牵引部减速器牵引部减速器箱体分为齿轮箱和液压箱2个独立的隔室。齿轮箱内设有主液压泵和辅助液压泵的齿轮传动机构，采用680硫磷型极压工业齿轮油润滑。液压箱内装有全部液压元件以及液压马达后的齿轮传动机构，采用L-HM100液压油为工作介质。传动左截割部的过轴穿过整个牵引部。主链轮和导向链轮位于采空区一侧，垂直配置。采空区一侧的箱体盖上有调速换向手把、开关手把、油位指示器和压力表等。上盖除安装了离合手把外，还有许多注油孔、排气孔、检查孔和油塞等。（二）液压系统牵引部液压系统由主回路、补油和热交换回路、调速回路、保护回路等组成。1．主回路和补油热交换回路（1）主回路主回路是采用双向变量液压泵和双向定量液压马达组成的闭式系统，属于变量泵-定量马达容积调速方式。主油泵和油马达都是斜轴式轴向柱塞式，主要部件可以通用。油马达的缸体的偏摆角度固定为25º，主油泵缸体的偏摆角度可以在-25º～+25º之间无级调整，以改变采煤机的牵引方向和牵引速度。（2）补油和热交换回路补油回路：油池→粗过滤器37→辅助液压泵3→精过滤器40→单向阀31（或32）→主回路的低压油路；辅助泵为单流向内啮合摆线转子泵。粗过滤器是两个并联的线隙式过滤器，吸附在过滤器外面的赃物可由清洗缸16清除。压差计51测精过滤器40两端的压力差，指示堵塞。低压安全阀26的作用：单向阀31（或32）的作用：热交换回路：主回路的低压油路→整流阀5→背压阀27→冷却器→油池；3、调速换向系统该牵引部备有两套调速换向机构和两套自动调速系统，都要经过调速套和随动机构控制主液压泵的流量和排油方向。调速套是一个关键元件。它从调速杆接受两套调速换向机构的控制，又从V形槽14接受两套自动调速机构的控制，并可直接带动随动杠杆的左端。V形槽和调速套固定成一体，调速杆则经过预压弹簧和调速套联系。预压弹簧在调速杆一端的两个挡圈之间。调速杆可以压缩预压弹簧而推动调速套，调速套却只能压缩预压弹簧而不能推动调速杆。（1）调速换向机构调速换向机构（即手动调速换向系统）有手把操作和按钮操作两种方式。A．解锁B．手把操作C．按钮操作注意：1）调速电磁阀是U型三位四通换向阀。当它在中间阀位时，把调速油缸的两腔沟通，使活塞处于浮动状态，所以并不妨碍用调速换向手把改变牵引速度和牵引方向。2）调速电磁阀的控制线路中，有两个互相闭锁的电气按钮。它们各控制一个线圈，对于某个牵引方向是增速按钮，在牵引方向改变以后就成为减速按钮；反之，原来的减速按钮，在牵引方向改变以后就成为增速按钮。

3）当按下某个按钮而使调速电磁阀阀芯移向一边时，调速油缸的一腔进控制油，另一腔往油池排油。由于活塞有较大的惯性，控制油进入调速油缸的一腔后，将先打开活塞端部的单向阀，并经活塞的中心轴向孔、径向孔和调速油缸中部的油口，进入开关阀控制缸15，使其柱塞推出，经过杠杆的传递而把开关阀阀芯移入下阀位，自动打开对调速套的闭锁。4）按钮按下的时间越长，调速端正缸的活塞移动距离就越长，牵引速度的增减量也就越多。5）可调节流阀47可以控制调速过程的快慢，当油温为50℃时，牵引速度从零增加到最大牵引速度大约需8秒钟。精过滤器39可防止可调节流阀47堵塞。6）不论用手把或按钮使牵引速度减小到零时，开关圆盘24的缺口正对插销，弹簧把插销推进开关圆的缺口，于是信号灯53发光，提醒司机不要突然反向牵引，以免采煤机受到猛烈的冲击载荷。如果司机没有注意信号灯，按住减速按钮

不松手，那么，因为插销插进开关圆盘的缺口时，同时也切断了调速电磁阀线圈的电路，弹簧把阀芯推回中间位置，采煤机即停止牵引。若要反向牵引，司机必须把这个按钮松开一下，然后再按下。这个按钮就变为增速按钮，采煤机反向牵引并且牵引速度逐渐升高。7）当主回路工作压力超限或辅助泵供油压力过低时，开关阀7将移入上阀位以进行高压保护或低压保护。迫使开关活塞17-1插入V形槽板，主油泵向零位摆动。开关阀7移入上阀位时，将强迫开关阀控制缸15的柱塞缩进缸内，缸内的油液经安全阀29泄出。8）如果用无线电控制调速电磁阀的线圈，还可以实现离机控制。司机可以在离开采煤机10米左右的距离内遥控采煤机的牵引速度和牵引方向。但MLS3-170型采煤机不具有这样的遥控系统。不松手，那么，因为插销插进开关圆盘的缺口时，同时也切断了调速电磁阀线圈的电路，弹簧把阀芯推回中间位置，采煤机即停止牵引。若要反向牵引，司机必须把这个按钮松开一下，然后再按下。这个按钮就变为增速按钮，采煤机反向牵引并且牵引速度逐渐升高。7）当主回路工作压力超限或辅助泵供油压力过低时，开关阀7将移入上阀位以进行高压保护或低压保护。迫使开关活塞17-1插入V形槽板，主油泵向零位摆动。开关阀7移入上阀位时，将强迫开关阀控制缸15的柱塞缩进缸内，缸内的油液经安全阀29泄出。8）如果用无线电控制调速电磁阀的线圈，还可以实现离机控制。司机可以在离开采煤机10米左右的距离内遥控采煤机的牵引速度和牵引方向。但MLS3-170型采煤机不具有这样的遥控系统。(2)自动调速系统1）液压恒功率自动调速系统A．作用液压恒功率自动调速系统使牵引部运转时按P=Fv=常数（P为牵引部额定功率；F为牵引力；v为牵引速度）保持额定功率。因牵引力对应于液压系统主油路工作压力，牵引速度对应于泵的流量，因而要求主油泵流量随主油路工作压力增大（减小）而减小（增大），以保证牵引部在额定工况下运行，从而充分发挥其能力。B．组成及工作原理液压恒功率调节器17（由控制活塞17-2和弹簧组成）。工作原理:C．调速特性图1-56D．调速范围工作中实际的调速范围与预先给定的牵引速度大小有关。MLS3-170型采煤机牵引部的液压恒功率自动调速系统只能在牵引力大于100KN和牵引速度大于4.66m/min的条件下起作用。在实际使用中，它的牵引速度很少达到5m/min，其液压自动调速系统起作用的机会很少。2）电动机功率自动调速系统 A．作用电动机功率自动调速是根据电动机负荷电流（电动机功率与电流成正比）的变化自动调节牵引速度，以使电动机保持在接近额定功率的工况下运转，充分发挥其能力。B．组成电磁阀8、电动机功率调节器18和电器系统C．工作原理当电动机欠载，负载电流小于额定电流的95%时，功率控制电磁阀的增速线圈通电，阀芯左移，功率调速器油缸的右腔进油，左腔回油，功率控制活塞18-1左移，其活塞杆从60ºV形槽中退出。如果司机给定的牵引速度足够高，即调速套13中的弹簧19的压缩量足够大，活塞杆退出60ºV形槽时，牵引速度就自动升高，直至司机给定的牵引速度为止。当电动机满载，即负载电流达额定电流的（95～105）%时，功率控制电磁阀的两个线圈都不通电，弹簧使阀芯处于中间位置，功率调速器左右两腔连通，，功率控制活塞18-1停留在原位，调速套中的预压弹簧的力量不会迫使控制活塞缩进油缸，牵引速度暂时不受电动机功率调速器18的影响。当电动机超载时，负载电流大于额定电流的105%时，功率控制电磁阀的减速线圈通电，阀芯右移，功率调速器油缸的左腔进油，右腔回油，功率控制活塞

18-1右移，其活塞杆插入60ºV形槽，迫使调速套进一步压缩预压弹簧19而向中间位置移动，牵引速度随即降低，直至电动机的负载电流减少到额定电流的105%以下为止。由于调速系统的惯性影响，增速和减速都有一些超调量。电动机的负载电流实际在额定电流的92～108%的范围内波动。电动机功率控制阀8进油口处的可调节流阀46，可以调节牵引速度变化的速率，精过滤器可防其堵塞。控制活塞18-1的右极限位置可由控制器油缸右端的螺钉调节，以限制采煤机能够达到的最大牵引速度。控制活塞18-1的活塞杆端和60ºV形槽保持接触，是电动机功率自动调速系统能够正常起作用的必要条件。为此：a．起动牵引部时，即调速套和V形槽板在中间位置时，控制活塞18-1的活塞杆端应已插到60ºV形槽的槽底。用换速换向手把22或按钮给定牵引速度时，调速杆20进一步压缩预压弹簧19，推动调速套和V形槽板，迫使控制活塞18-1有缩进电动机功率调速器18的力量。b.司机给定的牵引速度要超过采煤机在电动机满载条件下实际可能达到最大牵引速度。

如果司机给定的牵引速度太小，虽然电动机欠载，即使控制活塞18-1完全缩进调速器油缸，但是因为弹簧19压缩得不够充分，不能把调速套推到离开中间位置更远的地方，所以，牵引速度不可能提高得更多，电动机只得欠载运行。c.要把电动机侧盖上的选择开关打到“接通”位置上，电动机功率自动调速系统才能起作用。从“接通”位置顺时针方向转动选择开关，即为“断开”位置，控制阀8的两个线圈都不通电，电动机功率自动调速机构不起作用。从“接通”位置逆时针方向转动选择开关，即为“停止”位置，控制阀8的减速线圈通电，使牵引速度一直降到零为止。（当停止使用电动机功率自动调速系统时，应在空载运转情况下，先把选择开关打在“接通”位置约一分钟。使控制活塞18-1的活塞杆端完全退出60ºV形槽，然后再把选择开关打到“断开”位置。）注意：液压自动调速系统和电动机功率自动调速系统，都要通过V形槽板而起作用。在某一时刻，实际起作用的是要把牵引速度调得较低的那一个系统，另一个系统的控制活塞杆接触不到V形槽板，所以不起作用。在采煤机工作过程中，液压自动调速系统起作用的机会比较少。只有在司机给定的牵引速度大于4.66m/min，并且煤质不太硬，煤层倾角较大，运输机不平直和向上牵引等条件下，电动机并不超载而牵引力超过100KN的特殊情况下它才起作用。而电动机功率自动调速系统则经常起作用。3.保护回路（1）

主回路超压保护回路（2）

欠压保护回路（3）

倒吸保护回路

§1-4其他形式采煤机一、BM1（BMD）-100型采煤机型号说明：B—薄；M—采煤机；D—单滚筒。（一）用途和使用条件（二）主要技术特征（三）主要组成（四）总传动系统1．截割部传动特点2．牵引部传动特点（五）截割部结构特点（六）牵引部液压系统特点与MLS3-170型采煤机基本相同，主要区别有：1．取消了按钮调速换向系统，即去掉了调速换向电磁阀、调速液压缸以及开关阀液压缸等元件，使液压系统有所简化。2．液压恒功率调速的参数范围有所变化。在牵引力60KN～120KN，液压恒功率调速的范围是3m/min～6m/min。二、MG系列采煤机（一）MG系列采煤机的系列组成与特点MG系列采煤机是我国自行设计制造的，目前已形成了以电动机功率为标志的300KW、200KW、150KW三种系列。每种系列的采煤机又派生出适合于不同使用条件的采煤机型号。特点：(二)MG300系列采煤机型号说明：MG—双滚筒采煤机；MGD—单滚筒采煤机；数字—装机功率；G—高型；A—矮型；W—无链牵引；Q—大倾角；P—爬地；D—电牵引。MG300系列采煤机共有3种机型8个型号，下面以MG300—W采煤机为例，来说明该系列采煤机的一般特点。1．组成、主要特点和技术特征1）组成电动机、截割部、牵引部、破碎机构和辅助装置五大部分。2）主要特点3）技术特征2．总传动系统1）截割部传动系统截煤滚筒传动：电动机→齿轮联轴器C→液压箱传动轴→齿轮联轴器C1→Z1/Z2（锥齿轮）→离合器C2→Z3/Z4（换速齿轮，共有4对）→齿轮联轴器C3→Z5/（Z6/Z7/Z8/Z9（惰轮））/Z10→Z11、Z12、Z13（行星轮系）→截割滚筒；润滑油泵传动：电动机→齿轮联轴器C→液压箱传动轴→齿轮联轴器C1→Z1/Z2（锥齿轮）→Z14/Z15→润滑油泵5Z14/Z15→润滑油泵4；破碎滚筒传动：电动机→齿轮联轴器C→液压箱传动轴→齿轮联轴器C1→Z1/Z2（锥齿轮）→离合器C2→Z3/Z4→离合器C4

→Z17/Z18/Z19→Z20/Z21/Z22/Z23→破碎滚筒；注意：剪切销过载保护机构S2