薄煤層采煤機總體方案設(shè)計及截割減速器設(shè)計畢業(yè)論文.doc

1前言按煤層賦存的條件，對煤炭的開采可以分為露天開采和地下開采。采煤方法不同，所使用的采煤機械也不同。在地下開采中，我國所采用的采煤方法基本上以走向長壁式方法為主。在走向長壁式采煤方法中，有可以分為前進式、后退式、全部垮落式和填充式等。目前國內(nèi)外采用這些采煤方法的國家所用采煤機械，絕大多數(shù)是滾筒式采煤機、刨煤機和掘進機，只有少數(shù)先進的煤礦采用薄煤層采煤機等設(shè)備。煤炭是我國的主要能源，煤炭工業(yè)為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻。但是煤炭工業(yè)面臨著許多困難和問題，主要包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，生產(chǎn)投入不足，勞動條件差等方面的問題。它在一定程度上解決了這些方面的問題，采煤機械化是最終發(fā)展的必然。所以如何提高采煤效率以滿足我國現(xiàn)代化建設(shè)中迅猛發(fā)展的經(jīng)濟對能源的需要就成了十分迫切的要求。1）開采順序和方法對于傾角10以上的煤層一般分水平開采，每一水平又分為若干采區(qū)，先在第一水平依次開采各采區(qū)煤層，采完后再轉(zhuǎn)移至下一水平。開采近水平煤層時，先將煤層劃分為幾個盤區(qū)，立井于井田中心到達煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠的盤區(qū)。如有兩層或兩層以上煤層，先采第一水平最上面煤層，再自上而下采另外煤層，采完后向第二水平轉(zhuǎn)移。按落煤技術(shù)方法，地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者為主。壁式采煤法工作面長，一般100200m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機械，因而產(chǎn)量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般630m，由于工作面短，頂板易維護，從而減少了支護費用，主要缺點是回采率低。2)生產(chǎn)系統(tǒng)包括采煤系統(tǒng)、掘進系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等。采煤系統(tǒng)包括工作面的落煤、裝煤，將煤由工作面運往井底車場，直到提升至地面。主要井巷包括采煤工作面，采區(qū)順槽、采區(qū)上山、水平運輸大巷、石門等。主要設(shè)備有采煤機、運輸機械，支護設(shè)備及提升機等。掘進系統(tǒng)是為了保證生產(chǎn)的持續(xù)進行，即在當前生產(chǎn)同時，要開掘出新的工作面、采區(qū)及生產(chǎn)水平以備接替。其包括掘進工作面、矸石運至井底車場由副井提升后送至堆放地。2主要設(shè)備包括掘進、支護、運輸、提升等所用的設(shè)備以及風動鑿巖機、空氣壓縮機及其管路等。通風系統(tǒng)由進風井巷、回風井巷、通風機和井下通風設(shè)施如風橋、風門等構(gòu)成。排水系統(tǒng)由巷道中的水溝、水倉、水泵峒室、水泵及排水管路組成。供電系統(tǒng)要求不得中斷、以保安全，因此供電電流為雙回路，同時進入采區(qū)和回風道的電器設(shè)備都必須采用礦用防爆型，防止瓦斯爆炸。輔助運輸系統(tǒng)包括人員上下和材料，設(shè)備的運輸。安全系統(tǒng)包括預防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火災和水災所需要的救治設(shè)備、設(shè)施、器材、儀表和監(jiān)測系統(tǒng)。3)采掘工作面采煤工作面是地下采煤的工作場所，隨著采煤的進行，工作面不斷向前推進，原來的采場即成為采空區(qū)。長壁工作面采煤的工序為破煤、裝煤、運煤、支護及控頂?shù)任屙?；短壁工作面只有前四個工序。以滾筒式采煤機為主，組成長壁工作面綜合機械化設(shè)備，可以完成五個主要工序，稱為綜合機械化采煤，簡稱綜采，此工作面稱綜采工作面。掘進工作面是井巷掘進的工作場所，分為巖巷、煤巷和半煤巖巷三種。掘進工序分破巖、裝運和支護三項。掘進方法分兩種，一為鉆爆法，二為使用掘進機。前者應(yīng)用范圍廣但機械化程度低，后者包括全斷面巖巷掘進機及懸臂式掘進機兩種。煤礦一般廣泛使用懸臂式掘進機，包括掘進機、轉(zhuǎn)載機、運輸機和支護設(shè)備共同組成掘進綜合機械化，完成三道主要工序，稱為綜掘。4）采煤機械化分級按中國煤礦的地質(zhì)情況及實際生產(chǎn)狀況，將機械化分為三級：普通機械化采煤，簡稱普采，采煤工作面裝有采煤機、可彎曲鏈板輸送機和摩擦式金屬支柱、金屬頂梁設(shè)備，可完成前三工序機械化，但功率較小，一般工作面年產(chǎn)量1520萬噸。高檔普通機械化采煤，簡稱高檔普采。采煤工作面裝有采煤機，可彎曲鏈板輸送機，液壓支柱和金屬頂梁，可使前三工序機械化。由于有液壓支柱，因此頂板維護狀況良好，支護和控頂雖為手工操作，但勞動強度大為減輕，功率亦較大，年產(chǎn)量為2030萬噸。31緒論1.1國內(nèi)外采煤機械的發(fā)展及其現(xiàn)狀采煤機設(shè)計模型及手段可以反應(yīng)現(xiàn)代化采掘機械的技術(shù)水平；裝機總功率2000kW、牽引速度達30m/mim、生產(chǎn)能力2000t/h、截割高度6.0m、滾筒壽命大于500萬噸；具有建立在微機基礎(chǔ)上的智能化監(jiān)測、監(jiān)控和保護系統(tǒng)技術(shù)；實現(xiàn)交互式人機對話、遠程控制，具有工況監(jiān)測及運行狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集、儲存及傳輸、故障診斷及預警、自動控制、自動調(diào)高等多種功能技術(shù)；實現(xiàn)液壓支架、輸送機的信號交流和聯(lián)動控制等功能及整個工作面自動化技術(shù)，井下、地面兩級故障診斷及維修管理系統(tǒng)機電一體化技。把煤從煤層上截落下來并運出采煤工作面，這個煤炭生產(chǎn)的兩個主要工序。使用刮板輸送機實現(xiàn)煤的運輸，而把煤從煤層截落下來并裝入輸送機，則是由采煤機來完成。采煤機完成了洛美和裝煤的這兩個主要工序，就實現(xiàn)了煤炭開采的機械化。本世紀四十年代初，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈式采煤機。這種采煤機是用截鏈截煤落煤，在截鏈上安裝被稱為截齒的專用截五煤刀具，這種采煤機工作效率低。五十年到初，英國和德國相繼研制除了滾筒采煤機。才這種采煤機上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現(xiàn)截煤和裝煤。這種采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎(chǔ)。這種采煤機的兩個缺點也是決定它更新的得點使得采煤機不斷更新和完善，進入六十年代，英國、德國、法國以及前蘇聯(lián)先后對采煤機的截割滾筒做出兩項革命性改進。其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)節(jié)起高度，完全解決對煤層賦予田間的適用性；第二項是把圓筒形截煤滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒或螺旋滾筒，極大的提高了裝煤的效果。這兩項改進稱為現(xiàn)代化采煤機械的基礎(chǔ)。六十年代以后，刨煤機也有了長足的改進，滑行刨的研制成功，使刨煤機成為與采煤機競爭的采煤機設(shè)備。可調(diào)高螺旋滾筒采煤機或刨煤機與液壓支架和可彎曲輸送機設(shè)備，構(gòu)成綜合機械化采煤設(shè)備。使煤炭生產(chǎn)進入高產(chǎn)、高效、安全、和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機械化采煤設(shè)備成為各國地下開采煤礦的發(fā)展方向。自七十年代以來，綜合機械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工況自動監(jiān)測，故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機上的到應(yīng)用，現(xiàn)代采煤機已經(jīng)發(fā)展成為高科技機電一體化產(chǎn)品。4我國在地下開采煤礦紅應(yīng)用采煤機械始于五十年代初。當時從蘇聯(lián)引進鏈式姐妹機和鏈式聯(lián)合采煤機，并進行組織自行生產(chǎn)。由于這種采煤機械生產(chǎn)率低，沒能在我國普遍推廣使用。六十年代，我國從波蘭引進了滾筒式采煤機，并組織自行制造同類機械。七十年代初，我國從英國、德國、波蘭和法國等國家大量引進雙滾筒可調(diào)高采煤機，并組織制造同類型設(shè)備，我國開始大規(guī)模研制和生產(chǎn)現(xiàn)代化采煤設(shè)備。自七十年代初至今，經(jīng)過幾十年的引進和開發(fā)相結(jié)合的發(fā)展過程，現(xiàn)在我國已經(jīng)能自行設(shè)計和生產(chǎn)適合于各種煤層賦予條件的滾筒式采煤機。為了更好的發(fā)展必須加大煤炭生產(chǎn)機械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。這就要求我們不斷開發(fā)出技術(shù)先進、高效并可靠的新型采煤機，不僅滿足國內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭打入國際市場。1.2薄煤層采煤機的分類及其特點由于受到煤層厚度的限制，薄煤層采煤機分為騎溜子式和爬底板式兩類。騎溜子式采煤機的機身騎在刮板輸送機上，并靠其支撐和導向。當電動機功率為100KW時，電動機高度h=350mm，國美空間高度至少為C=140160mm，輸送機中部槽高度為180190mm，則機面高度至少達到A=600650mm.考慮到頂梁厚度，頂板下沉厚度以及過機空間高度Y（通常Y=90200mm），則騎溜子薄煤層采煤機只能適用于0.750.95m以上的煤層（小值對單滾筒，大值對雙滾筒）。如果電動機功率加大，則電動機高度相應(yīng)增大，因而最小采高還要加大。爬底板式采煤機，機身位于機道內(nèi)，因而機面高度降低，使過煤空間高度及過機空間高度增大（240mm），這不僅改善了機器性能，而且可使采煤機在0.60.8m的及薄煤層中工作。采用機身在煤壁側(cè)機道內(nèi)的爬底板式采煤機的工作面通風斷面大，提高了工作的安全性。因此，爬底板采煤機是當前薄煤層采煤機主要的發(fā)展方向。1.3薄煤層采煤機在我國的應(yīng)用情況我國薄煤層采煤機的研究始于60年代。60年代初,在頓巴斯-1型采煤機基礎(chǔ)上,我國開始自行研制生產(chǎn)采煤機。這類薄煤層滾筒采煤機主要有MLQ系列采煤機,如1964年生產(chǎn)的MLQ-64型,1980年生產(chǎn)的MLQ-80型淺截石單滾筒