连续采煤机截割部系统的可靠性设计.pdf

1 9 9 8 年第2 期 中州煤炭 总第9 2 期 7 一 连续采煤机截割部系统的可靠性设计 ⋯院 嘶， 摘要通过对截 割部传 动系统的可靠性舟析， 建立 了该 传动 系坑 的可靠 性模型和 可靠度 齿式， 井论述 了系统各单元可靠度舟配的方法及原则。 关键词 截割部系统可靠性模型可靠度 截割部是连续 采煤机 中最 为重要 的部分 ， 为了 使连续采煤 机的生产 能力达 到最佳 效果 ， 除了机器 要具有 良好 的性能外 ， 还必须 具有较高 的可靠性 而 截割部 高的可 靠性是 保证整 机可靠 性的 重要 环节 ， 因此 ， 对截割部 系统 进行合理 的 可靠性分 析 与设计 就 显得尤 为重要 。 1 截割部系统分析 连续采煤 机截 割部系 统主要 是 由电机 、 截割部 减速箱 、 主轴 、 滚筒 与主轴 问的键 联接 、 行星 架 与主 轴间的花键联 接 、 滚筒 的齿座与 截齿 6个基 本单 元 组成的串联系统 。截割部减速 箱传 动系统 见 图 1 包括齿轮传 动 、 锥齿轮传动 、 行星 传动等几 部分。电 机经齿轮传动分 为两 条传动 路线 ， 共 同带动滚 筒转 动 ， 只有当两条传动路线同时失效时 ． 截 割部系统 才 会失教。所“这两条传动路线构成 一并 联系 统而 在每条传动路线中 ， 只要其 中一个单元失效 ， 就会使 该传动路线系统 失效 ， 因此构成 一 串联系统 。截割 部减速箱可等效 为一个 串并联 的基本 单元 ， 截 割部 系统 的各组成 单元 的任一单元失效都会导致系统 的 戋敕。 囤 l 截割部传动系统简 图 2 可靠性设计模型 对连续采煤机截 割部 系统 进行 可靠性 设计 ， 必 须先建立系统各 单元 之间 的可 靠性 框图 ． 依据 所建 立 的框 图可以对 系统 可靠或失效的逻辑关系作出迅 速而准确的判． 断。在 建 立系统 可靠 性框 图时 ， 应 首 一歹 一 先对系统的功 能、 结 构 、 原 理有 一个全 面 的 了解 ， 应 主要考虑对系统 可靠性影 响较 大 的零 件及其 因素， 找出系统中的薄弱 环节或最 关键 部分 ， 集 中力量 提 高其可靠性 ， 以利于维 持和提 高系统 的功能 。其次 应分清系统 的组 台方 式及层 次 ， 分 析各 基本 单元 的 功能 ， 应准确把握各单元问的功能关 系， 台 理地选 用 串联 或并联方 式。在 实际工程 系 统中 ， 多采 用 串联 和并联组台成 的串并联 系统 ， 以充 分提 高系统 的 可 靠 性。根据 以上的 分析 及原 则 ， 可建立 连续 采煤机 截割部 系统 的可靠性模型框 图 见 图 2 ， 其中各单元 的可靠 度用 表示 。 二 驯 船 勰陋 啪 电机 l I 花 键 主 轴 早 键 齿 座与 L _[ 互 卜 - 【 三 图 2 截割部 系统可靠性框图 设系统各单 元 都具 有相对 独立 性 ， 在预 期寿命 内都有各 自的可靠 度。根据可 靠性框 图， 接 照撬率 加法和乘法定理 则可计算 出系统 的可靠度。 截 割部减速箱串联可靠度 R ， 凡 截 割部减速箱并联可靠 腰 1 一[ 1 一 1 一R 3 1 一心 ] 截割部系统的可靠度 。 岛 R R R 5 R 6 R R 8 l l 一【 t l R 2 1 一R 3 1 一R 4 ] 3 可靠度分配 可靠度分配的目的是将 系统规定的可靠 度合理 地分配给系统 中的各单元 ， 以期获得 合理 的系统 设 计。在向各单元 分配可 靠度 时 ， 应考 虑各单 元在 系 统 中的重要程度及维 修 的难易程 度等 因素 ， 同 时可 靠度还涉 及零 件 的质 量 、 成本 。因此在 分配 可靠度 指标 时 ， 应综台考虑。 1 9 ’ 坚 维普资讯 福建 堡查 望 福建 省永安市煤炭工业公 司 3 6 6 0 0 0 摘要舟绍急倾斟厚度 穗定煤层在伪倾斜方向上采用回呆斜巷切割威数每伪料条块， 从上到下逐块回采的一种采堞方法。工只在回采斜巷 内作业， 完全脱离了传统的背韩 老塘面 向采面煤壁 的作业空 ， 安全生产上有 了重 突破 与改善。它工艺简单， 机械设备 体的煤炭生产企业 ， 现有生产能力 5 0万 t ／ a ， 其 中 乡 镇矿 4 o 万 t ／ a ， 市办 国有矿 1 0 万 t ／ a 由于煤层赋 存 条件 较差 ， 多为急倾斜不稳定煤层 ， 尤其 大多数 乡镇 煤矿 资金不 足， 全靠集体 资金 和群众集资办 矿 ， 加 上 技术上落后 ， 造成乡镇煤矿安全生产条件 差 、 产 量不 稳定 、 回采率低 等落后 状况 。工 程技术 人员 经过几 年的努力找到 了适合乡镇小型煤矿在 急倾斜不稳定 煤层上 的开采 方法 ， 这就是 青水 乡岩坑 矿采用 的急 倾斜煤层伪斜 分割 采煤 方法。经 过 2年试 采 ， 其救 果良好 ， 并在相 同煤 层条件 的矿井推广 ， 也 取得 了同 样好 的效果 ， 现介绍如下 ． 1 急倾斜煤层伪斜分割采煤法 急倾斜煤层伪斜 分割采煤法就是将煤层 在伪倾 斜方 向上用回采 斜巷分割成 数 条伪斜条 块 ， 而 后逐 块 回采 ， 工 人只在回采斜巷 内作 业 ， 完全脱 离了传统 的背朝老塘面 向采面煤壁 的作 业空 间； 采 用爆破 落 缘 溜运输 ， 是一种简单易行 的采煤 方法 。回采过 程 中需用设备很少 ， 一般 情况下 配 2台煤 电钻， 2台 轻便节能型 局扇 ， 4 0 m溜 槽 即可 。这 种采煤 洼 薄厚 煤层都能适应 ， 尤 其是对走 向不稳定 、 赋存 不连 续的 煤层更能显示其独特的优越性 。 2 地质概况 永安市各矿普遍 开采童子岩组三段 P ． t - 煤 层 ， 该地层为海陆交互沉 积， 煤层稳定性差 ， 加上后 期地 质构造影响， 煤层厚度变化较大 ， 如青水乡岩坑 矿煤 层厚度一般为0 ． 2 4 m， 倾角一般在 6 0一 鼢 ， 属急倾 斜煤层。煤层 中硬 ， 1 ． 5 2 0 煤 层顶板 为砂 质 泥岩或细 粉砂 岩 ， 底板 为粉砂 岩或细 砂 岩， 节理 、 裂 隙较少 ， 顶 、 底 板 比较坚 硬。各矿 均属 低瓦斯矿 井 ， 相对瓦斯涌出量 为 2 ． 5 8 ． 0 ， 1 3 采区巷道布置 3 ． 1 总体布置 1 截剖部减速箱 单元对 截割 部系统 的正 常工 作影响最大 ， 且维修困难 ， 其可靠度应较大。在此单 元 中最薄弱环节是 锥 齿轮传动和 行星 传动 ， 它们 的 可靠度大小 限制着减速 箱整体可靠度的提高。 因此 在结构尺寸允许 的条 件 下． 应选 择台 理 的技术 参数 和热处理工 艺 ， 尽可能提 高其可靠度 。 2 主轴单元也是对系统功能影响较大 的单元 ， 其可靠度也应较大 。在设计 中应从材料结构型式和 热处理工 艺方面采 取措篪 ， 提 高其危 险截 面的可靠 度。 3 花键及平键传动的失效都会导致系统失效， 因此 ， 键传动单元 可靠度 也应较大 。 总 之， 在进 行可 靠度 分配 时， 由于减速 箱单元结 构复杂 ， 各组成 部分多 为薄弱环 节 ． 因此 ， 减速箱 各 单元 可取较高的可靠度 ， 保证整体 的可靠度要求 。 由于主轴所受载荷较大 ， 制造成本较高 ， 故取 与减速 2 0 箱单元相同的可靠度 ， 键传动 可靠 度可略低于 减速 箱和主轴 的可靠 度 ， 截 齿及齿 座可靠 度又可低 于 以 上单元 。由于截 割部 系统 是一 串联系 统 ， 而 串联 系 统的可靠度大 小取 决于 系统 中最小可靠 度， 所 以各 组成单 元的可靠度 不应相 差较大 ， 应 限翩其 串联 单 元的最小 可靠 度， 香则无法保证 系统规定 的可靠度 。 同时系统高 的可靠 度还应 由高质 量的制造 、 良好 的 使用和维 护来保 证。⑦ 参考文献 1 朱 文予机槭可 靠性设 计 ．上海 上簿 变通 大学 出版 社 ， 1 9 9 2 2 沈 尔昌 国外 连续 采煤 帆的 发展与成就 ． 煤 矿 机械 ， 1 9 8 9 1 1 *牧稿 日 19 9 7 10 1 0 维普资讯 1 9 9 8年第 2期 廖 永通 急倾斜煤层伪斜分割采煤法 总第 9 2期 根据煤 层赋 存莲续块段 的大 小 ， 每隔 2 0 m左右 沿煤层 底板 布置 一组上 山， 即溜煤 上 山与 通风 行人 上山。两上 山间距 一般取 6 m为宜。掘上 山时 采用 由下 向上 掘的方式进行 ， 当斜长选到 7 m左 右时 掘一 横贯将稻煤 上 山与 通风行人 上 山贯通 ， 然后 依 次向 上掘 ， 但每 向上掘一十小阶段， 即 7 m左右时 、 必须利 用横 贯错开一个位置 向上掘 如 图 1 ， 直至采区上 部 边 界回风巷 。 3 2 回采斜巷布置 从后 一组上 山最上部 2十横 贯开始掘 2条倾 角 为 2 ff的 回采斜巷分 别与 回风巷 和前一 组上 山上部 第一 个横贯 贯通 。而后随着 回采 的进 度掘出下一 条 回采斜巷 ， 依 次类 推往 下分 割． 直至最后一条 回采斜 巷掘 出。掘最后一 条斜巷 前 ， 先 在运煤 平巷 内位于 前后二组上 山中部沿底板 向上开～ 长 3 5 m 断 面为 1 2 mxI ． O m 溜煤 眼 9 用作通 风 、 行人 ， 然后 以 旷 倾角 向前后二组 七山掘出 回采斜巷 如图 1 。 O m { 一 0 m 一 围 l 急倾斜爆层伪斜分割采煤法示意围 I 一回风巷 ； 卜 运 煤平 巷； 3 -- ／ 1 栗斜 巷 ； 4 L ． 4 2 一 滴煤 上 山； 5 I 、 是一通风行上山； 6 一横贯 ； 7 煤柱 ； 8 一反 向斜巷 ； 9 一 采最后一伪斜条块煤眼； ①呻 ． 一 ～一。一回采顺序， 其 箭头表示回栗 方向 4 回采工 艺 4 l 采前 准备 1 在 回采斜巷中部挖一条 同溜槽 深宽的槽 沟 ， 铺上溜槽 ， 作好 煤 的 自溜运 辖 准备 工 作 ， 如 图 2所 示 。 2 在 回采斜巷靠底板 侧每 隔 3 m打 2根掩护立 柱 如图 2 ， 以防蒗 下的煤块砸伤作业人员。 围2 回采斟巷支絮及掩护捆、 掩护立柱示意图 l 一 串粱 ； 2 挂 串粟的绳 卡 ； 3 、 3 L 掩护榴 抬棚 的粱和 腿； d 横 撑 ； 5 一 回采斜 巷梯形 木 棚； 6 掩护 立柱； 7 拉杆 及 刹帮木； 8 一弱顶木 ； 9 一溜槽 4 ． 2 回采顺序 回采工作必 须坚 持先里 后外 ， 先上后下 回采原 则， 具体回采顺序如图 I 编号所示 即①一斗③一 ④一⑤一⑥一⑦一④一 ⑤一⑩一。从前～组 上山 上部第一块煤柱开始 采， 采完后转第二 条斜巷 ， 当 第二块伪斜 条块 ② 采至 中部 即 回采 I O t a 左 右 ， 跳 到第一条斜块 ③ 进行 回采 ， 采 至距 后一组 溜煤 上山附近 留 34 m护巷煤 柱停采 、 再转 第二块伪 斜条块 ④ 回采。距 上 山均 留 34 m煤柱 ， 以此 类 推逐条斜巷往下回采 。当最后一条斜巷 回采 至煤 眼 9附近停采 ， 留 3 m安 全煤柱 ， 并 在该 处斜 巷 内用 术 垛 隔离采空 区， 而后转反 向斜 巷 8 见 图 1 进 行反 向回采 ， 即仍 由上向下 回采 。为了确保安全 ． 必须对 煤 眼 9口及回采斜巷 口附近支 护进 行加 固， 同时必 须确保局扇的正常运转。若停电、 停风时， 人员必须 迅速撤 回运煤平巷内。 4 ， 3 落煤 工艺 回采循 环进 度 为 1 ． 5 m， 采用 爆破 落 煤。打 眼、 装药 、 放炮 等 工作 ， 均 在 回采斜 巷 内 进行。 在煤 厚 1 ． 5～ 4 ． 情况下炮 跟布置 如图 3所 示。爆 破参 数 见表 l 所示 。 4 ． 4 煤炭装运 爆破 落煤后 ， 工A在斜 巷内将煤 扒 装 A溜槽 ， 煤炭直溜至上山煤仓 ， 然后装车 运出。 4 5 支护 1 回采斜巷是伪斜条块采 面的工作场 地 ， 也是 唯一 的安全进 出口， 其支护采用梯形 术棚支架 ， 如 图 2 所示。棚距 1 m， 迎 山角为 4 。 ， 棚腿 窝必须见 实底 ， 窝探不小 于 2 0 e ra， 软底者必须 穿术鞋 ；用把锔 即蚂 21 维普资讯