浅析薄煤层电牵引采煤机的设计.pdf

科技创新与应用 I 2 0 1 3 年 第6 期 工 业 技 术 浅析薄煤层电牵引采煤机的设计 张 鹏 飞 晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司生产经营调度室， 山西 晋城 0 4 8 0 0 0 摘要 在煤矿的开采过程中， 使用技术先进的设备能够有效提高工作效率， 对于薄煤层的开采来说更是如此。本文针对薄煤层 电牵引采煤机的设计进行论述 ， 首先介绍 了设计的必要性 ， 然后分部分介绍 了该设计的主要 内容， 对其关键技 术做 了重点强调。 关键词 薄煤层； 电牵引采煤机； 技术研究 引言 在煤矿的开采过程 中， 由于薄煤层的开采速度 十分缓慢 ， 影 响 中厚煤层的开采进度，人们常常选择放弃对薄煤层资源的有效利 用 。 当下随着资源的急剧减少， 薄煤层又再次成为人们关注的话题。 如何提高薄煤层采煤的工作效率是当下急需解决的问题， 薄煤层电 牵引采煤机技术的合理运用为这一问题提供了解决途径， 该技术始 于 2 0 世纪 7 0年代 ， 之后随着科技技术 的飞速发展 ， 新型 电牵引采 煤机的控制能力更强。 1薄煤层电牵引采煤机设计 的必要性 对薄煤层电牵引采煤机进行设计的必要性体现在 1 我国的 薄煤层资源储量丰富但浪费现象严重。当下 ， 已经发现 的薄煤层储 量大约有 6 O 多亿吨 ， 在四川、 山东、 黑龙江等地 的煤储量 中比重较 大。但在矿区的投产过程 中， 人们总是优先开采 中厚煤层而将薄煤 层丢弃 ， 这就造成了巨大的浪费， 矿井得不到最大程度的利用 ， 整个 煤炭工业的协调发展也受到了破坏， 此现象也得到了国家的高度重 视 ， 在相应的发展方向中提 出要加大对开采装备 的研制力度 ； 2 煤 矿工作环境恶劣。 在薄煤层的开采过程中， 机械设备移动困难， 设备 在使用过程中受地质构造的影响很大， 在经济效益方面不如中厚煤 层 ， 这些因素造成薄煤层机械化程度低下 ， 技术发展也十分缓慢 。 要 想提高薄煤层的生产效率， 使用高性能的生产设备是关键； 3 电牵 引采煤机技术有了较大发展。相比于液压牵引采煤机 ， 电牵引采煤 机更具优越性 ， 各国也在纷纷开发和采用这一设备， 尤其是上世纪 9 0 年代 以来 ， 电牵引以压倒式阵容取代了液压牵引[1 1 。 2薄煤层 电牵引采煤机设计 的主要 内容 从采煤机的薄型设计 、 滚筒装煤设计 以及牵 引电机的设计三个 方面展开论述 。 2 ． 1采煤机的薄型设计 薄型电牵引采煤机采用的是电控箱用液压拉杆 ， 以此来连接主 机的左右牵引部， 同时， 牵引电机与截割电机之 间采用 的是横向布 置， 这样设置可以有效减少在电机纵向布置情况下对力传递方向结 构的改变。 配套使用工作面输送机 ， 机面高度设置为 8 4 8 毫米。 在具 体设计上 ， 要保证液压拉杆 的连接牢固可靠 ， 以实 现生产过程 中两 工作面的准确无误 ； 当牵引电机或是截割电机出现故障， 可以从侧 面将其取出， 及时更换新设备， 大大缩短了故障处理的时间口 。 2 ． 2滚筒装煤设计 在对薄煤层进行开采时 ，一个重要环节是采煤机 的简装煤 问 题， 通常采用的是小直径滚筒， 以此来降低采煤的高度， 而与小直径 滚筒配套的行星头对强度的要求较高，不能使用直径太小的行星 头， 如此一来， 与直径较大的滚筒直径相比， 装煤用的螺旋叶片高度 较低， 再加上输送机的高度， 螺旋叶片在高度上与输送机的上帮持 平 ， 给装煤造成更大困难 。如果采用人工撩煤的方法进行薄煤的开 采会大大降低工作效率， 因此， 需要采用其他高效率的方法。 在实际 操作中可以采用弯摇臂结构， 以此增加煤空间， 叶片对煤的包容面 积也相应增大； 保证螺旋叶片迎煤面 的光滑 ， 以此减少叶片与煤之 间的摩擦力；适当调整尾翼板的角度可以大大提高滚筒撩煤的效 率 。 2 - 3牵引电机的设计 进行薄煤层采煤时使用的电机机身薄， 加上牵引电机的横向布 置， 受空间的限制， 其外径较小， 为了满足调速要求 ， 一般采用电磁 滑差 电机 ， 其一侧是原动机带动在水套 中的励磁电枢结构 ， 另一侧 是旋转扭矩结构， 这样既能满足高速旋转的要求， 也能够输出可变 的旋转扭矩。为了保证励磁电枢在水套中的高速运行， 良好的密封 是前提 ， 而在实际运行中， 常常由于密封性不好造成牵引电机的损 坏， 比如 原动机的绕组受潮后造成绝缘降低， 励磁线圈过滤造成磁 力减小等， 所以需要进行合理的牵引电机设计来保证密封的可靠性 ．9 4 ． 3薄煤层电牵引采煤机的技术关键 3 ． 1电气调速系统 采煤机的电气调速系统有多种调速方式 ， 比如 低压直流调速、 开关磁阻调速 、 交流变频调速以及高压 电磁滑差调速等 。前 两种 由 于可靠性无法得到应有 的保障 ， 在实际中没有得到广泛应 用 ， 交流 变频调速具有较高的稳定性， 实际中使用较多， 其主要的不足在于 变压器的体积较大， 给薄煤层采煤机的设计带来限制。 当下， 中压交 流变频调速技术在不断发展， 它不需要安装变压器， 大大减小了体 积， 更适宜应用于薄煤层采煤机。 3 ． 2薄煤层开采技巧 采用大倾角采煤机进行薄煤层 的开采时， 比较理想 的调速方式 有两种 滑差电磁调速和采用 四象限交流变频 器调速 。 其 中， 后者在 采煤机中的应用较为广泛 ， 具有比较稳定的性能。如果采用非机载 的低压变频调速方法 ， 一旦专用牵引电缆发生故障 ， 在进行下坡运 行时极易造成跑车事故 ， 因此 ， 随着变频技术的不断发展和成熟 ， 四 象限交流变频器调速得到 了很好的重视 ， 它也将会成为大倾角薄煤 层采煤机调速最好的方法。 3 _ 3薄煤层专用运输机及液压支架 目前， 从设计方便的角度出发， 在很多薄煤层采煤机中， 行走机 构中的参数都采用的是中厚煤层采煤机的参数， 虽然这样能够保证 电机的正常运行， 但是也会造成一些问题， 比如 会造成过大的强度 余量， 采煤机的机面高度过高， 降低了采煤机的实用性。 在设计输送 机和液压支架时， 依据的是销排尺寸， 要不断减小采煤机行走机构 的各项参数， 同时， 也要不断开发大功率及低槽帮工作面的运输机 ， 另外， 液压支架 的研究也势在必行 。 4结束语 本文针对薄煤层电牵引采煤机 的设计进行论述 ， 首先介绍 了设 计 的必要性 ， 然后分部分介绍了该设计的主要 内容 ， 对其关键技术 做 了重点强调。 我国的薄煤层采煤机与国外机器相比， 在原材料 、 轴 承、 电气元件以及电机等方面还存在较大差距， 需要人们加大研发 力度， 在设计、 应用、 分析和改进上不断探索， 共同设计出符合薄煤 层生产条件的机器， 提高薄煤层开采的效率。 参考文献 [ 1 ]1乔红兵，吴淼， 我国薄煤层采煤机的发展与前景 [ J ] ．中国煤炭， 2 0 0 5 ， 1 0 3 1 ． [ 2 ] 尹力， 梁坚毅， 朱真才， 等． 采煤机螺旋式滚筒截割载荷仿真分析 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 1 0 1 1 3 4 ． [ 3 1 杨立军． 薄煤层采煤机选择条件及实践 煤炭技术， 2 O 0 9 8 l 5 1 6 ． [ 4 1 刘温暖． 电牵引采煤机牵引特性及调速 系统浅析f J 1 ． 通用机械． 2 0 0 9 0 1 1 1 6 1 8 ．