采煤机的形式选择.pdf

1 0 煤 矿 机 械 2 0 0 2年第 9期 口 设计 计算 嗣 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 2 0 9 ． 0 0 1 0 - 0 3 采 煤 机 的 型 式 选 择 侯波 。王 文武 安 徽理 工大 学 ，安徽 淮 南 2 3 2 0 0 1 摘要 分析 了采煤 机选型 时所要考虑 的主要 因素 ， 对基 本型式 、 结构和主要技 术参数 的选择 做 了 系统 的 阐 述 。 关键词 采煤机 ；型 式 ；结构 ；参数 中 图号 T I M2 1 ． 6 1 引 言 随着采煤机械 化水 平的提高 ，采煤 机获得 了广 泛 的应用。对广大 的煤 矿生产单位来说 ，如何根据 本矿 的具 体 条 件从 众 多形 式 的采 煤 机 中选择 出经 济 、适用 、安全 、可靠 的机型 ，对高产 、高效地组 织 生产 ，实现 良好 的经 济效益具有重要意 义。本文 就这 一问题 作系统 的阐述 ，以便用户无需查 阅过多 资料 ，就 能方便地选型 。 2 基本型式 的选择 应参照下列 因素 ，选 择采煤机 的基本 型式。 2 ． 1 煤 层的力学性质 煤 层 的 力 学 性 质 主 要 关 系 到 装 机 功 率 大 小 的 选 择 。根据坚 硬度系数 厂 和截割 阻抗 A的不 同 ，有 以 下 几 种 选 择 1 对 厂 ≤ 1 ． 5 ，A3 0 0 k W的采煤机 。 需要指 出的是 采煤机装 机功 率除 了同煤层的 力学性 质有关外 ，还 和采高有关 。 2 ． 2煤 层 厚 度 1 薄 煤层 H3 ． 5 m ，均选 用双 滚筒采煤 机。最好选用具有调斜功 能和带有大块煤破碎装 置 文 献 标 识 码 A 的机 型 ，以保证机器 的正常工作 。 当分层开采 ，层 厚 控 制 在 2 ． 5～3 ． 5 1 1 1 的 范 围 时 ，采 煤 机 可 按 中 厚 煤层条件选 型 ；当采用厚煤层放顶煤综 采工 艺 ，长 度大于 6 0 m的长 壁工 作面 时 ，采 煤机 可按 一般 长 壁工作面选 型 ，但 在小 于 6 0 m 的短 壁工作 面 ，则 应 选 用 安 装 立 滚 筒 的 正 面 截 割 式 机 型 或 摇 臂 在 机 身 中间 出轴 的侧 面截割式短机身机型 。 2． 3煤 层 倾 角 在倾角大于 8 。 的潮 湿工 作面 和倾 角大 于 1 0 o 的 干燥工作面 ，选用带 防滑装置的采煤机 ，并和 防滑 绞车配合使用 。在 倾角 大于 4 0 。 的工作 面均应 选 用 牵引力较大和 制动可靠 的无 链牵引采煤机 ，最好是 选用无链双牵引采煤机 。 2 ． 4项底 板 性 质 1 对于不稳定顶板 ，应选用 窄机 身采煤 机 以 缩小支架的控顶距离 。 2 对于 松软顶 板应选用骑溜式或悬臂支 承爬 底板式 采煤 机 ，不 能选 用 底 板 支承 爬 底板 式 采 煤 机 ，以 减 小 对 底 板 的接 触 比压 。 3 对于 断层 较发育的工作面 ，应选用 短机身 采煤 机 ，以增强机器 的过 断层能力 。 2 ． 5开采 方式 对 于 长 壁式 或 短 壁 式 工 作 面 ，可 选 用滚 筒 式 采 煤机 ，而对于房柱式开采及煤巷掘进 ，则可选用集 截割 、装 载 、调动行走 、喷雾除尘于 一体的连续式 采煤机 ，配套梭车 、带式输送机 、锚支 承等实 现综 合 机 械 化 采 煤 ，可 实 现 很 高 的 生 产 率 。 3 结构选择 3 ． 1 工作 机 构 采煤 机的工 作机构按截割原理 不同有铣 削式和 钻 削 式 2种 。 1 铣削式工作机构靠 安装在螺旋滚筒齿 座 中的 截 齿 ， 以 铣 削 原 理 落 煤 ，并 利 用 螺 旋 叶 片 装 煤 ，这样可 同时 实现 落煤 和装煤 。便 于调 整采 高。 维普资讯 2 0 0 2年第 9期 煤 矿 可 自开缺 口，对煤 质硬度和地质条 件的变化适应性 强 ，获 得 了较 广 泛 的 应 用 。 其 缺 点 是 落 煤 块 小 ， 能耗高。 2 钻削式工 作机构 利用安装在 截冠环形臂 上的截齿 ，在截冠旋转 并 向前推进 时将 煤截落 、挤 碎后装入 输送机 。 由于机身位于截冠 的各部 ，必须 采用额面式采煤 。此 种工 作机 构 截割 硬煤 能力 强 、 截煤块度大 、单位 能耗低 ，但机器结构 复杂 ，机身 长 ，调高范围小 ，不能 自开缺 口。主要 用于开采底 板 平 整 ，煤 质 坚 韧 ，厚 度 在 0 ． 8 5 1 ． 3 m 的 薄 煤 层 。 3 截 齿落 煤 的刀具 ，有 扁形 和 镐形 2种 。 扁截齿对 于不 同硬度和 韧性煤的适应性 好 ，在早期 机型上得到 了较 多应 用。 但该 种 截齿磨 损不 均匀 ， 根部受力 比较大 ，易发生 断齿和脱齿 ，截齿 消耗 率 高 。镐形 截齿 对脆 性及 裂 隙 多 的 煤 层适 应 性 比较 好 。 由于该 种截齿 的截割 反力作用在截齿 的轴线方 向 ，截齿受 力合理 ，不 易断齿和脱齿 。另外 ，截割 时 截齿可在齿座 内转动 ，有 自动磨齿作用 ，截齿磨 损均匀 ，截齿消耗率 比较 低 ，而在近年来 获得 了较 多 应 用 。 3 ． 2牵引机构 采煤机 的牵引机构 目前使用有链牵 引和无链牵 引 2种 。 由 于无 链 牵 引 机 构 的牵 引力 大 ，牵 引速 度 稳定 ，噪声 小 ，工作安全 可靠 ，获得 了越来越多 的 应用 ，有 完全代替链牵 引的趋势 ，应优先选 用。对 大功率 、重 型及用于大倾 角煤层的采煤机应选 用无 链双牵 引机 型。 按牵 引部 驱动装置不 同 ，又有液压牵 引和 电牵 引 2种 。 1 液压牵 引 用液压 马达通 过减速器驱动牵 引部 驱 动 轮 ，为 多 数 机 型 所 采 用 。 液 压 牵 引 在 调 速 、控制 、保护等方面基 本上能满足要求 ，但液压 元件的制 造精 度 高 ，在井 下 易被 污染 ，维 修 困难 ， 系统效率和 可靠性低 ，使 用费用高。 2 电牵 引 由可 调 速 的 电 动 机 驱 动 牵 引部 驱 动轮 ，简 化 了传 动 ，缩 短 了机 身 ，调 速 和 控 制 方 便 ，电气元 件 制造 精度 要求 低 ，故 障少 ，寿 命长 ， 维修工作 量小 ，使用费 用低 ，效率较高 。该 种牵引 机构为新一 代采 煤 机所采 用 ，是 今 后的 发展 方 向 ， 但 初 期 投 资 较 大 ，有 条 件 的 矿 井 应 尽 量 采 用 。 3 ． 3附属 装置 1 挡 煤 板起 辅 助 装 煤 作 用 ，有 弧 形 和 门 式 机 械 ． 1 】 ． 2种 。弧形挡煤板的装 煤效果 好 ，广 泛用于 斜切 法 进 刀 的 机 型 ； 当采 用 正 切 法 进 刀 时 ，就 必须 采 用 可 绕绞 销轴转动 的门式 挡煤板。 2 调高装置 摇臂调 高 ，摆 动部分的质 量较 小 ，调 高阻力小 ，滚筒 卧底量较大 ，为多数机 型所 采用 ；机 身 调高 ，摆 动 部分 质 量 较 大 ，调高 阻力 大 ，滚 筒 卧 底 量 较 小 ， 但 取 消 了 摇 臂 ，缩 短 了 机 身 ，增 强 了过断层能力 ，多 用 于断层较发育的工作 面使 用的短机身机型 。 3 防 滑 装 置用 以 防 止 采 煤 机 沿 倾 斜 工 作 面 因 自重 而 下 滑 ，常 用 的 有 以下 几 种 防滑 装 置 ① 防滑杆直 接挂在 底 托架下 面 。结 构 简单 ， 但易折 断 ，只能用于倾角较小的工作面 。 ②制动 器 能 产生较 大 的制动 力 ，工 作 可靠 ， 为 无 链 牵 引 机 型广 泛 采 用 。 ③ 防滑安全绞车 安装 在上顺槽 中，利用 同步 绞车在采煤机下滑 时起 制动作用 ，上行时辅助牵 引 作用 ，多用在倾角较 大的倾斜和急倾斜 的煤层 ，并 和其他制动装 置配合 使用。 4 底托架有焊接和铸造 2种 ，铸造 底托架 刚性好 ，重心低 ，应 优先 选用。当需要调节过煤高 度时 ，可换用高度尺寸 不同的底托架。底托架下 的 支 承 滑 靴 有 固定 和 浮 动 式 2种 ，用 于 厚 煤 层 的 机 型 应 选 用 单 侧或 双 侧 浮 动 的 支 承 ， 以利 于 调 斜 和 调节过煤高度 。 5 喷雾装 置 用 以除 尘 ，有 内外 喷 雾 2种 ， 应选 用兼 有 内外 喷 雾装 置 的机 型 ，以提 高 除尘 效 果 。 4主 要参数的选择和确定 4 ． 1 生 产 率 采 煤 机 理 论 生 产 率 Qt 6 0 H B v q l D 式 中 Ⅳ 工作 面平 均采高 ，m； 滚 筒 的 有效 截 深 ，m； 。所 在 的工 作 面 条 件 下 ，采 煤 机 可 能 达 到 最 大 牵 引 速 度 ，m ／ m i n ； jD 煤 的实体密度 ，取 1 ． 3一1 ． 4 t ／ m 3 。 采 煤 机 的实 际 生产 率 p l K2 Q c 式 中 。 采 煤 机 可 能 达 到 的 连 续 工 作 系 数 ， 一 般取 Kl 0 ． 5 0 ． 7 ； 采 煤 机实 际 工 作 中的 连 续 工 作 系 数 ， 取 K20． 60． 6 5。 维普资讯 攫 2 0 0 2 年第9 期 采煤机 的理论生 产率应略小 于工作面输送机 的 生产率 ，采煤机 的实 际生产率应能满 足工 作面计划 日产能力的要求 。 4 ． 2 滚 筒直径截割速度 和截深 1 滚筒 直 径 D 主 要取 决 于煤 层厚 度 和 工作 方 式 ① 一次采全高 的单滚筒采煤 机和薄煤层双滚筒 采煤 机 D H i 一 0 ． 1 0 ． 3 式中 i n 煤层 的最小 厚度 ，m。 ②往返一次进 一刀的 中厚煤层 单滚筒机和一次 采全 高的 中厚煤层 双滚筒机 D 0 ． 5 50 ． 6 式 中 ～ 煤层 的最大厚 度 ，m。 可参照我 国滚筒 直径 的标准 系列进行 选取。 2 截割速 度 截齿齿尖的线速 度 ，一般取 35 m ／ s ，对应直 径在 2 m左右 的滚 筒 ，转 速为 2 54 0 r ／ m i n 。若 要 求 开采煤的块度较大 ，应选用较低 的滚筒转速 。 3 截深 近似等于滚筒 宽度 ，对于 中厚煤层采煤 机多取 0 ． 6 m；对于薄煤层采煤 机为加大生 产率 ，取 0． 8一 1． 0 m 。 4 ． 3牵引速 度 牵 引速度越 大 ，切 削 厚 度 越 大 ，生 产 能 力 越 高 ，截割和牵引阻力 也随着 增大 ，因此 ，要受 到装 机容 量的限制。另外 ，切 削厚度过大 ，将 导致 齿座 挤 压煤 体 ，使截割阻力 急剧上升 ，所 以，牵 引速度 还受 到截齿伸 出长度 的限制 ，不能 过大 。一般 工作 牵 引速 度为 2 1 0 m ／ ra i n ，空 载调 动时 的最 大牵 引 速度为 l 02 0 m ／ m i n 。 4． 4 装机 功率 采煤机功 率 的 8 0 ％ 以 上用 于 截煤 和装 煤 ，因 此 。装 机功率 主要取决 于采高和煤质硬度 。对 于 中 硬以下的煤质 ，装机 功率与采高 问的关系 如表 1所 刁 0 表 1 装 机功 率 与采 高 间的关 系 1 1 1 l e r e l a t i o n o fi n s t a l l e d c a p a c i t y w i t h g a t h e r h i g l I 采 煤机装 机功 率 ／ k w 采 高 ／ m ～ 单滚 筒 双滚 筒 对 于硬煤 和极 硬煤 ， 装 机 功率应 按表 l的数值 增 大 一 倍 。 4 ． 5牵 引 力 牵 引力 和煤质软硬 、 煤层倾角 、 采 高 、 机器质量 、 牵 引速 度等诸 多 因素有关 ， 难于精确计算 ， 有链牵引 和无链 单牵 引采煤机 的牵 引力 F 1 ． 1 一1 ． 3 Ⅳ 用 于大倾 角煤 层的无链 双牵 引采 煤机 ， 牵 引力 应加大一倍 。 4． 6机 器质 量 机 器质 量 影 响到 机 器工 作 的稳 定 性 和牵 引 阻 力 ， 机器质量和装机功率 Ⅳ问的关系 M 0 ． 0 70 ． 1 Ⅳ 4． 7过 煤 高度 和 卧底 量 过煤 高度 过低会 造成机 身下 面煤流 的堵塞 ， 一 般中厚煤层机 的过 煤 高度要 大 于 2 5 0 3 0 0 i T lr n ， 薄 煤层机的过煤高度要大 于 2 0 02 4 0 1 “1 1 1 1 1 。卧 底量太 小 不 利 于 清 扫 底 板 ， 一 般 为 1 0 0 3 0 0 n l n l 。 参 考文献 [ 1 ]谢锡纯．李晓豁 ． 矿山机械与设备 [ M]． 徐州中国矿业大 学 出版社 ．2 0 0 0 ． [ 2 ]程居山 ． 矿山机械 [ M]． 徐州中国矿业大学出版社．1 9 9 7 ． [ 3 3孙执书．李缤 ． 采掘机械与液压传动 [ M]． 徐州 中国矿业 大学 出版 社 ．1 9 8 5 ． [ 4 ]陶弛东 ． 采掘机械 修订版 [ M ]． 北京 煤炭工业 出版社 ． 1 9 9 3． [ 5 3李昌熙．沈力山，高荣 ． 采煤机 [ M]． 北京煤炭工业出版 社 ． 1 9 8 8． 作 者简 介 侯 波 1 9 5 8一 ， 山东栖 霞 人 ． 副教 授 ． 1 9 8 2年 毕 业 于合 肥工业 大学 机械 系 ．现在 安徽理 工大学 机械 系从事 矿业 机械 的教学 和科 研工作 ，发 表论 文多篇 。 收稿 日期 2 0 0 2 ． 0 5 ． 2 2 Ty p e s e l e c t i n g o f s h e a r e r HOU Bo- W ANG W e n- wu f A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n e e T e c h n o l o g y ，H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 。C h i n a J Ab s t r a c t I t a na l y s e s p r i ma r y f a c t o r s we s h o u l d c o ns i de r i n t y p e s e l e c t i n g o f s h e a r e r ． a nd ma de a s y s t e mi c e x p l i c a t e o n sel e c t i n g t y p e s 。 s t r u c t u r e s an d p r i ma r y t e c h n o l o g i c p a r a me t e s Ke y wo r d s s he a t e r ； t y p e； s t r u c tur e； p a r a me t e r 维普资讯