采煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理.ppt

采煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理,2020/5/17,采煤機(jī)的發(fā)展史及分類國內(nèi)外采煤機(jī)的現(xiàn)狀采煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)采煤機(jī)的工作原理采煤機(jī)的操作維護(hù)今后采煤機(jī)的發(fā)展方向,一、采煤機(jī)的發(fā)展史及分類20世紀(jì)40年代初，英國和前蘇聯(lián)相繼研發(fā)了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)，這種采煤機(jī)是用截鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱截齒的專用截煤刀具，其工作效率低，同地德國研制出了用刨削方式落煤的刨煤機(jī)。50年代初，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機(jī)，在這種采煤機(jī)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(shí)現(xiàn)裝煤和落煤。這種采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。這種采煤機(jī)的主要缺點(diǎn)有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整，參煤層厚度及其變化適應(yīng)性差，其二是截煤滾筒的裝煤效果不佳，限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。進(jìn)入60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒作出了兩項(xiàng)革命性改進(jìn)。其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對(duì)煤層賦存條件的適應(yīng)性；其二是把圓筒形截煤滾筒改進(jìn)成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項(xiàng)關(guān)鍵的改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。,M,G,*,采煤機(jī)型號(hào)的定義,*,Q,W,D,1,系列序號(hào)以阿拉伯?dāng)?shù)字顯示但按單機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)可省略,類型代號(hào)：采煤機(jī),特征代號(hào)：滾筒式,截割功率（kW）,裝機(jī)功率（kW）,用途及特征代號(hào):A矮機(jī)身；Q大傾角；P爬底板；G高型；B薄煤層：T單滾筒；N短臂:W無鏈牽引；D電牽引,修改序號(hào),二、國內(nèi)外采煤機(jī)的現(xiàn)狀我國采煤機(jī)40年來的發(fā)展：20世紀(jì)70年代是我國綜合機(jī)械化采煤的起步階段，首先煤炭科學(xué)總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的MD-150型雙滾筒采煤機(jī)，另一方面改進(jìn)為普采配套的DY100型、DY150型單滾筒采煤機(jī)：70年代中后期，制造出MLS3-170型雙滾筒采煤機(jī)。這時(shí)期我國采煤機(jī)的特點(diǎn)為：1、裝機(jī)功率小，不超過200kW。2、有鏈牽引，輸出牽引力小。3、牽引速度低，一般不超過6m/min。4、自開切口差。5、工作可靠性差。,20世紀(jì)80年代我國進(jìn)入了采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期，70年代后期我國共引進(jìn)了143套綜采成套設(shè)備，世界上主要的采煤機(jī)生產(chǎn)國均有：如英國、德國、法國、波蘭、日本等。這為我們深入了解國外技術(shù)創(chuàng)造了條件，同時(shí)經(jīng)過前一時(shí)期自行研制采煤機(jī)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，確立了我國采煤機(jī)的發(fā)展方向是仿制和自行研制并舉。這期間西安煤機(jī)廠生產(chǎn)MXA300型采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠與上海分院開發(fā)的MG300-W型采煤機(jī)，太原礦山機(jī)器廠與英國安德森合作生產(chǎn)AM500型采煤機(jī)。此其間的采煤機(jī)的特點(diǎn)為：1、重視采煤機(jī)系列的開發(fā)，一種機(jī)型可派生出多種機(jī)型，主要大部件通用，可適用不同煤層的需要。2、攻關(guān)元部件，增加了可靠性。3、無鏈牽引的推廣使用，使采煤機(jī)工作平穩(wěn)，使用安全。,20世紀(jì)90年代是電牽引發(fā)展的時(shí)代。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著煤炭生產(chǎn)集約化方向發(fā)展，減員提效、提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢(shì)在必行，采煤機(jī)開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進(jìn)行，其主要方向是：1、大功率參數(shù)的液壓牽引采煤機(jī)。2、高性能的電牽引采煤機(jī)。這時(shí)期的特點(diǎn)為：1、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機(jī)的發(fā)展主流。2、我國采煤機(jī)的主要參數(shù)與世界先進(jìn)水平的差距縮小。3、液壓緊固技術(shù)的開發(fā)研究取得成功。,國外采煤機(jī)現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代中期，德國Eickhoff公司和美國JOY公司相繼研制出最早的直流電牽引采煤機(jī)。此后世界上各主要采煤機(jī)研究制造公司均對(duì)電牽引采煤機(jī)進(jìn)行了大量的研究開發(fā)，80年代后期涌現(xiàn)了大量電牽引采煤機(jī)型，并出現(xiàn)了交流電牽引采煤機(jī)。德國Eickhoff公司自1976年研制成功直流電牽引采煤機(jī)后，基本停止了液壓牽引采煤機(jī)的開發(fā)研究，并陸續(xù)開發(fā)了多種形式的EDW系列電牽引采煤機(jī)。20世紀(jì)90年代開發(fā)了SL系列橫向布置交流電牽引采煤機(jī)，將截割電機(jī)布置在搖臂上。,英國Long-Airdox公司主要開發(fā)的機(jī)型有：EL1500C型、EL1000型、EL600型及EL3000型等，主要特點(diǎn)為具有負(fù)載控制、全面的機(jī)器監(jiān)控、采煤機(jī)自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)高、區(qū)域控制、智能化安全鎖、隨機(jī)故障診斷、數(shù)據(jù)傳輸功能。美國JOY公司20世紀(jì)70年代研制成功1LS多電機(jī)橫向布置直流電牽引采煤機(jī)后，又陸續(xù)研制了2LS-6LS型的多種多電機(jī)橫置直流電牽引采煤機(jī)，90年代在4LS、6LS型的基礎(chǔ)上又開發(fā)了6LS5、7LS系列交流電牽引采煤機(jī)，其中7LS7采煤機(jī)的總功率為2345kW。,日本三井三池制作所1987年后日本三井三池制作所陸續(xù)研制成功多種截割電機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)，其中的DR102102型采煤機(jī)截割功率為600kW，牽引功率為2X45kW，牽引速度15m/min，近幾年又開發(fā)了截割電機(jī)橫向布置的交流電牽引采煤機(jī)。另外波蘭KOMAG采礦機(jī)械化研究中心及俄羅斯也都研發(fā)出了自已的電機(jī)橫向布置的交流電牽引采煤機(jī)。歸納起來國外采煤機(jī)有如下特點(diǎn)：1、裝機(jī)功率增大，性能參數(shù)大幅提高2、普遍采用中高壓供電3、監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化4、電牽引向交流調(diào)速發(fā)展5、總體結(jié)構(gòu)趨向模塊化多電機(jī)橫向布置6、電牽引采煤機(jī)已成為開采煤炭的主導(dǎo)機(jī)型,三、采煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)機(jī)型的不同有的有破碎機(jī)構(gòu)、有的有底拖架、有的有頂護(hù)板、有的機(jī)型主機(jī)身為一個(gè)整體，有的裝有擋煤板，同時(shí)還有拖纜架、管路系統(tǒng)等附屬機(jī)構(gòu)。,機(jī)械化采煤工藝包括，落煤、裝煤、運(yùn)輸、支護(hù)、處理采空區(qū)。其中采煤機(jī)完成落煤和裝煤工序。,井下開采概論：普采（采煤機(jī)+金屬磨擦支柱+刮板輸送機(jī)）高檔普采（采煤機(jī)+單體液壓支柱+刮板輸送機(jī)）采煤工藝過程：采煤機(jī)的滾筒進(jìn)入下缺口，然后由下向上采煤。隨采煤機(jī)之后，清理頂煤，掛頂梁。在采煤機(jī)后面清出新機(jī)道，并在距采煤機(jī)10-15m處開始推移刮板輸送機(jī)當(dāng)輸送機(jī)移到新機(jī)道上以后，在懸掛的頂梁下面支撐金屬支柱或單體液壓支柱綜采（采煤機(jī)+液壓支架+刮板輸送機(jī)）采煤機(jī)自工作面一端開始向另一端采煤隨著采煤機(jī)向前牽引，緊接著移動(dòng)液壓支架，以便及時(shí)支護(hù)頂板。在采煤機(jī)后面一定距離處，推移工作面刮板輸送機(jī)。,目前作業(yè)循環(huán)方式可分為單向割煤和雙向割煤兩種方式。雙向割煤雙向割煤作業(yè)循環(huán)，是在采煤機(jī)割煤過程中同時(shí)推移刮板運(yùn)輸機(jī)和移架，至工作面回平巷或運(yùn)輸平巷時(shí)，停機(jī)等待移動(dòng)輸送機(jī)頭、轉(zhuǎn)載和輸送機(jī)尾、作壁，采煤機(jī)返程也割煤，同時(shí)推移刮板運(yùn)輸機(jī)和移架。單向割煤單向割煤作業(yè)循環(huán)是指采煤機(jī)缺口開在運(yùn)輸巷，由輸送機(jī)機(jī)頭向機(jī)尾割煤，在割煤過程中同時(shí)移動(dòng)輸送機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)和液壓支架。當(dāng)采煤機(jī)割至輸送機(jī)尾后，翻轉(zhuǎn)擋煤板，空刀下放清理機(jī)道浮煤，移輸送機(jī)尾和工作面輸送機(jī)，當(dāng)采煤機(jī)下放至輸送機(jī)頭開缺口位置時(shí)，隨之開缺口和翻轉(zhuǎn)滾筒擋煤板，則一個(gè)作業(yè)循環(huán)完成。,煤的堅(jiān)固性系數(shù)：堅(jiān)固性系數(shù)又稱硬度，是用來衡量煤破碎難易程度的指標(biāo)，它綜合反映了煤的強(qiáng)度，硬度和彈塑性等因素。堅(jiān)固性系數(shù)是前蘇聯(lián)學(xué)者普羅托季雅柯諾夫于1926年提出的，因此又稱普氏系數(shù)。我國用堅(jiān)固系數(shù)來進(jìn)行巖石分級(jí)和煤層分類。煤和軟巖f4,中硬巖f4-8，硬巖f8-20（最硬的巖石）；同時(shí)還規(guī)定，f1.5的煤稱為軟煤，f1.5-3.0的煤稱為中硬煤，f3.0的煤稱為硬煤。,煤的截割阻抗是刀具截煤時(shí)煤及煤層抵抗機(jī)械作用的力。它不僅能反映采煤機(jī)械刀具截煤的真實(shí)過程，而且可在井下現(xiàn)場測定，即能全面反映礦山條件的影響。因此，截割阻抗是表征煤的截割性能的一個(gè)常用指標(biāo)。煤的截割阻抗為30-420N/mm，從有效使用采煤機(jī)械的角度，可將煤層按截割阻抗分為三類：A180N/mm的煤稱為軟煤，適合用各種刨煤機(jī)，特別地脆性煤最適于刨煤機(jī)工作；A180-240N/mm的煤稱為中硬煤，其中韌性煤適合用采煤機(jī)，脆性煤適合用滑行刨；A240-360N/mm的煤稱為硬煤，韌性煤必須用大功率采煤機(jī)，脆性煤可用滑行刨或動(dòng)力刨。f與A的關(guān)系：A150f,Z,Z,1800,滾筒型號(hào)組成及其代表意義,800,3,F,T,滾筒:筒圈,葉片旋向:左旋-Z右旋-Y,安裝截齒形狀：扁平截齒-B錐形截齒-Z,滾筒直徑D,截深,滾筒連接方式：錐軸連接-Z方軸連接-F錐盤連接-P其他連接-Q,葉片頭數(shù),以上單位為mm,滾筒的軸向力：采煤機(jī)工作效果主要取決于工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量。滾筒作為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，消耗著整機(jī)功率的80%以上。為此，尋求截割比能耗小、塊率高、粉塵小、運(yùn)行平穩(wěn)的滾筒有著重要意義。隨采煤機(jī)的發(fā)展，無鏈牽引方式使用越來越多。無鏈牽引機(jī)構(gòu)的嚙合要求嚴(yán)格，牽引機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置的間隙較小，且均是硬性導(dǎo)向，不像有鏈牽引的導(dǎo)向裝置，除間隙較大外，還允許有一定的偏轉(zhuǎn)。因此，滾筒的軸向力直接影響采煤機(jī)的滾筒、搖臂、牽引機(jī)構(gòu)和運(yùn)輸機(jī)的導(dǎo)向裝置。軸向力過大則會(huì)造成這些零件的強(qiáng)度性破壞，以至造成機(jī)械事故，甚至停機(jī)。對(duì)于一定功率的采煤機(jī)，滾筒的一些參數(shù)，如直徑、轉(zhuǎn)速、內(nèi)徑等，基本上都是定值，而截深、葉片升角、葉片頭數(shù)等參數(shù)由于受強(qiáng)度、制造工藝、裝煤性能及配套關(guān)系限制，其變化范圍也較小。但滾筒的截齒排列卻是靈活的，除數(shù)量外，基本不受限制。,軸向力的來源：滾筒軸向力對(duì)機(jī)械的工作穩(wěn)定性及零件均有一定的危害。若軸向力指向煤臂側(cè)，滾筒端盤、刀齒及滾筒自身的損壞更加明顯。從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的角度來講，希望滾筒軸向力為零，實(shí)際上是不可能的。通常，滾筒軸向力指向采空區(qū)側(cè)。從設(shè)計(jì)的角度應(yīng)使其最小，并盡是使各項(xiàng)軸向力消耗在滾筒自身，達(dá)到內(nèi)部平衡。滾筒軸向力的來源有：端盤截齒引起軸向力：端盤上的角度齒處于半封閉截割條件，且大都向煤壁傾斜布置，故產(chǎn)生較大的軸向力，且指向采空區(qū)側(cè)。滾筒裝煤引起軸向力：螺旋葉片裝煤時(shí)產(chǎn)生的拋煤和推煤反力，其方向指向煤壁側(cè)的反力。滾筒軸向移位引起軸向力：由于滾筒的推進(jìn)阻力與牽引力不同線等原因，故存在一水平扭轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)致采煤機(jī)在水平面內(nèi)產(chǎn)生整體橫向偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致截煤時(shí)滾筒軸向移位，這一移位相當(dāng)于滾筒沿軸向有一進(jìn)刀量，因而產(chǎn)生一附加軸向力。滾筒與煤擠壓引起軸向力：在滾筒端盤與煤壁所圍成的空間內(nèi)，由隨機(jī)落下來的煤相互擠壓而產(chǎn)生的軸向力，其方向指向采空區(qū)側(cè)。滾筒與煤擠壓引起軸向力：由于截齒布置的方式所至，截齒截槽的不對(duì)稱，使截齒兩側(cè)受到不平衡的側(cè)向力，而引起的軸向力。斜切進(jìn)給引起的軸向力：滾筒端面截齒在斜切時(shí)參與截煤所產(chǎn)生的橫向進(jìn)刀截割阻力而引起的附加軸向力。采煤機(jī)進(jìn)入彎曲段時(shí)，滾筒受到的軸向力方向指向采空區(qū)側(cè)，采煤機(jī)離開彎曲段時(shí)，軸向力指向煤壁側(cè)。,滾筒轉(zhuǎn)向滾筒轉(zhuǎn)向是根據(jù)裝煤效果和采煤機(jī)的穩(wěn)定性綜合考慮的。雙滾筒采煤機(jī)：“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右旋”；“前順后逆”單滾筒采煤機(jī)：左工作面，右旋滾筒;右工作面，左旋滾筒?！绊樲D(zhuǎn)”或“逆轉(zhuǎn),短壁采煤機(jī)是一種特殊類型的單滾筒采煤機(jī)，須采用特殊的采煤工藝。用戶應(yīng)根據(jù)工作面配套設(shè)備及巷道的結(jié)構(gòu)，選擇機(jī)器在輸送機(jī)頭或機(jī)尾或轉(zhuǎn)進(jìn)刀，無需斜切進(jìn)刀。機(jī)尾進(jìn)刀采煤機(jī)從軌道巷向運(yùn)輸巷割頂?shù)叮阂簤褐Ъ芮疤搅荷斐鲋ёo(hù)；采煤機(jī)爬上輸送機(jī)機(jī)頭，割頂煤；采煤機(jī)搖臂落下：采煤機(jī)爬下輸送機(jī)機(jī)頭，割底煤；采煤機(jī)從運(yùn)輸巷向軌道巷割底刀；跟機(jī)移架推輸送機(jī)；采煤機(jī)爬上輸送機(jī)機(jī)尾，割底煤；采煤機(jī)舉起搖臂，把滾筒放在軌道巷斷面內(nèi)，推輸送機(jī)機(jī)尾進(jìn)刀。機(jī)頭進(jìn)刀采煤機(jī)從運(yùn)輸巷向軌道巷割頂?shù)?；液壓支架前探梁伸出支護(hù)；采煤機(jī)爬上輸送機(jī)機(jī)尾，割頂煤；采煤機(jī)搖臂落下；采煤機(jī)爬下輸送機(jī)機(jī)尾，割底煤；采煤機(jī)從軌道巷向運(yùn)輸巷割底刀；跟機(jī)移架推輸送機(jī)；采煤機(jī)爬上輸送機(jī)機(jī)頭，割底煤；采煤機(jī)舉起搖臂門巴滾筒放在運(yùn)輸巷斷面內(nèi)，推輸送機(jī)機(jī)頭進(jìn)刀。采煤工藝確定后，結(jié)合左、右工作面的要求，選擇截割滾筒的旋向；根據(jù)煤層厚度選擇滾筒直徑和滾筒轉(zhuǎn)速。用戶選用短壁采煤機(jī)時(shí)，三機(jī)配套設(shè)計(jì)尤為重要，應(yīng)引起重視。,應(yīng)用范圍短壁采煤機(jī)是具有多種用途的單滾筒采煤機(jī)，應(yīng)大力推廣使用。急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開采；急傾斜特厚煤層，屬難開采煤層。采用短壁采煤機(jī)，水平分層放頂煤開采，是較好的開采方法，并在有些局、礦得到推廣使用?！叭乱簧稀辈擅海辉诮ㄖ锵潞丸F路下采煤時(shí)，既要保證建筑物和鐵路不受開采影響而破壞，又要盡量多出煤炭。在水體下和承壓水體上采煤時(shí)，要防止礦井發(fā)生突水事故，保證礦井安全生產(chǎn)。短壁采煤機(jī)是“三上一下”煤層實(shí)行條帶式開采最實(shí)用的采煤設(shè)備。煤柱和邊角煤回收；在一些中老礦區(qū)或煤田資源破壞嚴(yán)重的礦井，大量的煤柱和邊角煤急需回收，這些煤柱或邊角煤一般寬幾十米，長幾百米，礦壓比較集中，過去大多采用炮采或丟棄。隨著不可再生資源的日漸枯竭和地方小煤礦的關(guān)閉，應(yīng)充分利用短壁采煤機(jī)對(duì)該資源充分回收。長壁面開機(jī)窩；在現(xiàn)代化礦井，使用雙滾筒采煤機(jī)斜切進(jìn)刀較費(fèi)工時(shí)，影響高產(chǎn)高效。國外在八十年代開始，就有在長壁工作面一端或兩端增設(shè)一臺(tái)或兩臺(tái)短壁采煤機(jī)，專門用來開缺口，或在Z型工作面用一臺(tái)短壁采煤機(jī)專門掘巷道，從而提高整個(gè)工作面的產(chǎn)量和進(jìn)度。煤巷掘進(jìn)；短壁采煤機(jī)配拐彎輸送機(jī)和巷道支護(hù)設(shè)備，可用作煤巷掘進(jìn)，采煤機(jī)用斜切方式進(jìn)刀。用于巷道掘進(jìn)時(shí)，搖臂應(yīng)從上邊回轉(zhuǎn)