薄煤層采煤機(jī)總體方案畢業(yè)設(shè)計(jì)及截割減速器設(shè)計(jì)帶CAD圖紙
薄煤層采煤機(jī)總體方案畢業(yè)設(shè)計(jì)及截割減速器設(shè)計(jì)帶CAD圖紙,煤層,采煤,總體方案,畢業(yè)設(shè)計(jì),減速器,設(shè)計(jì),cad,圖紙
遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
前言
按煤層賦存的條件，對(duì)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(jī)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(jìn)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(jī)械，絕大多數(shù)是滾筒式采煤機(jī)、刨煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)，只有少數(shù)先進(jìn)的煤礦采用薄煤層采煤機(jī)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(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。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(dòng)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(jī)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(jì)對(duì)能源的需要就成了十分迫切的要求。
1） 開采順序和方法
對(duì)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(shí)，先將煤層劃分為幾個(gè)盤區(qū)，立井于井田中心到達(dá)煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠(yuǎn)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(jī)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100～200 m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機(jī)械，因而產(chǎn)量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，頂板易維護(hù)，從而減少了支護(hù)費(fèi)用，主要缺點(diǎn)是回采率低。
2) 生產(chǎn)系統(tǒng)
包括采煤系統(tǒng)、掘進(jìn)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、輔助運(yùn)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(yùn)往井底車場(chǎng)，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(yùn)輸大巷、石門等。主要設(shè)備有采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械，支護(hù)設(shè)備及提升機(jī)等。
掘進(jìn)系統(tǒng)是為了保證生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，即在當(dāng)前生產(chǎn)同時(shí)，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(jìn)工作面、矸石運(yùn)至井底車場(chǎng)由副井提升后送至堆放地。主要設(shè)備包括掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸、提升等所用的設(shè)備以及風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、空氣壓縮機(jī)及其管路等。
通風(fēng)系統(tǒng)由進(jìn)風(fēng)井巷、回風(fēng)井巷、通風(fēng)機(jī)和井下通風(fēng)設(shè)施如風(fēng)橋、風(fēng)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(shí)進(jìn)入采區(qū)和回風(fēng)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(yùn)輸系統(tǒng)包括人員上下和材料，設(shè)備的運(yùn)輸。
安全系統(tǒng)包括預(yù)防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火災(zāi)和水災(zāi)所需要的救治設(shè)備、設(shè)施、器材、儀表和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3) 采掘工作面
采煤工作面是地下采煤的工作場(chǎng)所，隨著采煤的進(jìn)行，工作面不斷向前推進(jìn)，原來的采場(chǎng)即成為采空區(qū)。長壁工作面采煤的工序?yàn)槠泼?、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)及控頂?shù)任屙?xiàng)；短壁工作面只有前四個(gè)工序。以滾筒式采煤機(jī)為主，組成長壁工作面綜合機(jī)械化設(shè)備，可以完成五個(gè)主要工序，稱為綜合機(jī)械化采煤，簡(jiǎn)稱綜采，此工作面稱綜采工作面。
掘進(jìn)工作面是井巷掘進(jìn)的工作場(chǎng)所，分為巖巷、煤巷和半煤巖巷三種。掘進(jìn)工序分破巖、裝運(yùn)和支護(hù)三項(xiàng)。掘進(jìn)方法分兩種，一為鉆爆法，二為使用掘進(jìn)機(jī)。前者應(yīng)用范圍廣但機(jī)械化程度低，后者包括全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)及懸臂式掘進(jìn)機(jī)兩種。煤礦一般廣泛使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)，包括掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和支護(hù)設(shè)備共同組成掘進(jìn)綜合機(jī)械化，完成三道主要工序，稱為綜掘。
4） 采煤機(jī)械化分級(jí)
按中國煤礦的地質(zhì)情況及實(shí)際生產(chǎn)狀況，將機(jī)械化分為三級(jí)： 普通機(jī)械化采煤，簡(jiǎn)稱普采，采煤工作面裝有采煤機(jī)、可彎曲鏈板輸送機(jī)和摩擦式金屬支柱、金屬頂梁設(shè)備，可完成前三工序機(jī)械化，但功率較小，一般工作面年產(chǎn)量15～20萬噸。 高檔普通機(jī)械化采煤，簡(jiǎn)稱高檔普采。采煤工作面裝有采煤機(jī)，可彎曲鏈板輸送機(jī)，液壓支柱和金屬頂梁，可使前三工序機(jī)械化。由于有液壓支柱，因此頂板維護(hù)狀況良好，支護(hù)和控頂雖為手工操作，但勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕，功率亦較大，年產(chǎn)量為20～30萬噸。
1 緒論
1.1 國內(nèi)外采煤機(jī)械的發(fā)展及其現(xiàn)狀
采煤機(jī)設(shè)計(jì)模型及手段可以反應(yīng)現(xiàn)代化采掘機(jī)械的技術(shù)水平；裝機(jī)總功率2000kW、牽引速度達(dá)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(jī)基礎(chǔ)上的智能化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)；實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話、遠(yuǎn)程控制，具有工況監(jiān)測(cè)及運(yùn)行狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)高等多種功能技術(shù)；實(shí)現(xiàn)液壓支架、輸送機(jī)的信號(hào)交流和聯(lián)動(dòng)控制等功能及整個(gè)工作面自動(dòng)化技術(shù)，井下、地面兩級(jí)故障診斷及維修管理系統(tǒng)機(jī)電一體化技。
把煤從煤層上截落下來并運(yùn)出采煤工作面，這個(gè)煤炭生產(chǎn)的兩個(gè)主要工序。使用刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)煤的運(yùn)輸，而把煤從煤層截落下來并裝入輸送機(jī)，則是由采煤機(jī)來完成。采煤機(jī)完成了洛美和裝煤的這兩個(gè)主要工序，就實(shí)現(xiàn)了煤炭開采的機(jī)械化。
本世紀(jì)四十年代初，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)。這種采煤機(jī)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(jī)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(jī)。才這種采煤機(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)截煤和裝煤。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)的兩個(gè)缺點(diǎn)也是決定它更新的得點(diǎn)使得采煤機(jī)不斷更新和完善，進(jìn)入六十年代，英國、德國、法國以及前蘇聯(lián)先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒做出兩項(xiàng)革命性改進(jìn)。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(duì)煤層賦予田間的適用性；第二項(xiàng)是把圓筒形截煤滾筒改進(jìn)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(xiàng)改進(jìn)稱為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。
六十年代以后，刨煤機(jī)也有了長足的改進(jìn)，滑行刨的研制成功，使刨煤機(jī)成為與采煤機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的采煤機(jī)設(shè)備。
可調(diào)高螺旋滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)與液壓支架和可彎曲輸送機(jī)設(shè)備，構(gòu)成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備。使煤炭生產(chǎn)進(jìn)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(jī)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(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測(cè)方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高。工況自動(dòng)監(jiān)測(cè)，故障診斷以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上的到應(yīng)用，現(xiàn)代采煤機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為高科技機(jī)電一體化產(chǎn)品。
我國在地下開采煤礦紅應(yīng)用采煤機(jī)械始于五十年代初。當(dāng)時(shí)從蘇聯(lián)引進(jìn)鏈?zhǔn)浇忝脵C(jī)和鏈?zhǔn)铰?lián)合采煤機(jī)，并進(jìn)行組織自行生產(chǎn)。由于這種采煤機(jī)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(jìn)了滾筒式采煤機(jī)，并組織自行制造同類機(jī)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(jìn)雙滾筒可調(diào)高采煤機(jī)，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(jìn)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(jì)和生產(chǎn)適合于各種煤層賦予條件的滾筒式采煤機(jī)。為了更好的發(fā)展必須加大煤炭生產(chǎn)機(jī)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(jìn)、高效并可靠的新型采煤機(jī)，不僅滿足國內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭(zhēng)打入國際市場(chǎng)。
1.2 薄煤層采煤機(jī)的分類及其特點(diǎn)
由于受到煤層厚度的限制，薄煤層采煤機(jī)分為騎溜子式和爬底板式兩類。
騎溜子式采煤機(jī)的機(jī)身騎在刮板輸送機(jī)上，并靠其支撐和導(dǎo)向。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率為100KW時(shí)，電動(dòng)機(jī)高度h=350mm，國美空間高度至少為C=140~160mm，輸送機(jī)中部槽高度為180~190mm，則機(jī)面高度至少達(dá)到A=600~650mm.考慮到頂梁厚度，頂板下沉厚度以及過機(jī)空間高度Y（通常Y=90~200mm），則騎溜子薄煤層采煤機(jī)只能適用于0.75~0.95m以上的煤層（小值對(duì)單滾筒，大值對(duì)雙滾筒）。如果電動(dòng)機(jī)功率加大，則電動(dòng)機(jī)高度相應(yīng)增大，因而最小采高還要加大。
爬底板式采煤機(jī)，機(jī)身位于機(jī)道內(nèi)，因而機(jī)面高度降低，使過煤空間高度及過機(jī)空間高度增大（240mm），這不僅改善了機(jī)器性能，而且可使采煤機(jī)在0.6~0.8m的及薄煤層中工作。采用機(jī)身在煤壁側(cè)機(jī)道內(nèi)的爬底板式采煤機(jī)的工作面通風(fēng)斷面大，提高了工作的安全性。因此，爬底板采煤機(jī)是當(dāng)前薄煤層采煤機(jī)主要的發(fā)展方向。
1.3 薄煤層采煤機(jī)在我國的應(yīng)用情況
我國薄煤層采煤機(jī)的研究始于60年代。60年代初,在頓巴斯-1型采煤機(jī)基礎(chǔ)上,我國開始自行研制生產(chǎn)采煤機(jī)。這類薄煤層滾筒采煤機(jī)主要有MLQ系列采煤機(jī),如1964年生產(chǎn)的MLQ-64型,1980年生產(chǎn)的MLQ-80型淺截石單滾筒采煤機(jī),另外還有MLQ3-100型采煤機(jī)。
70年代至80年代初期,我國自行研制開發(fā)了中小功率薄煤層滾筒采煤機(jī)。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務(wù)局研制的ZB2-100型單滾筒騎輸送機(jī)采煤機(jī)。ZB2-100型采煤機(jī)裝機(jī)功率100kW,鏈牽引,牽引傳動(dòng)方式為液壓調(diào)速加齒輪減速。牽引力90kN,牽引速度0～214m/min,采高0175～113m、煤質(zhì)硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層。
80年代,我們?cè)谝M(jìn)了德國、英國等采煤機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,自主開發(fā)和制造適應(yīng)我國不同的煤層條件的滾筒式采煤機(jī)系列產(chǎn)品,并在90年代中期初步完成了主導(dǎo)機(jī)型,由液壓牽引采煤機(jī)向電牽引采煤機(jī)升級(jí)換型工作。1980年,黑龍江煤礦機(jī)械研究所和雞西煤礦機(jī)械廠共同開發(fā)出BM系列騎輸送機(jī)滾筒采煤機(jī),其中BM-100型雙滾筒采煤機(jī),性能良好,能自開缺口、強(qiáng)度高、工作可靠,在我國薄煤層采煤中廣泛應(yīng)用。但是用雙滾筒采薄煤層,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,機(jī)身又長,所以使用不便,于是又生產(chǎn)出更加簡(jiǎn)化的BMD-100型單滾筒薄煤層采煤機(jī)。
進(jìn)入90年代以來,為了滿足厚薄煤層薄煤層作為解放層開采礦井的迫切需要,并代中厚煤層滾筒采煤機(jī)技術(shù),1997年,由務(wù)局、煤科總院上海分院聯(lián)合研制了M G200/450-B WD型薄煤層采煤機(jī),該采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流變頻調(diào)速、無鏈牽引總裝機(jī)功率達(dá)450kW,其中截割功率2×牽引功率2×25kW,牽引力400kN,牽引速6m/min。采用騎輸送機(jī)布置方式,可用于110～117m的薄煤層綜合機(jī)械化工作面。樣機(jī)于1997年12月在晉華宮煤礦9#層83面投入使用,取得了最高月產(chǎn)量916萬噸、產(chǎn)量5300噸的好成績(jī)。國內(nèi)幾種類型薄煤層采煤情況比較見表。
表1-1 我國幾種類型薄煤層采煤機(jī)基本情況比較
Several types of thin seam of China's basic situation compared Shearer
型號(hào) 采高范圍/M 牽引力/KN 牽引方式 生產(chǎn)年代
BM-100 0.75-1.3 120 (液壓)錨鏈牽引 70
5MG200-B 0.8-1.5 160 (液壓)錨鏈牽引 70
MG344-PWD 1.0-1.8 180 (液壓)錨鏈牽引 70
MG250-BW 0.9-1.6 350/262 (交流)齒輪—銷軌式無鏈牽引 80
MG200/450-BWD 0.85-1.5 440 (液壓)無鏈牽引 80-90
MG250/550-BWD 1.0-1.7 440 (交流)無鏈牽引 90
我國薄煤層采煤機(jī)經(jīng)過40多年的發(fā)展,技術(shù)已趨成熟。但一個(gè)突出的問題是:目前我國薄煤層采煤機(jī)為方便設(shè)計(jì),在行走機(jī)構(gòu)上均采用中厚煤層采煤機(jī)所用的相關(guān)參數(shù),例如銷排節(jié)距,一般大都采用126mm。這樣做雖能保證其正常運(yùn)行,但其強(qiáng)度余量過大。
近幾年來,我國薄煤層采煤機(jī)得到了很大的發(fā)展,但在質(zhì)量和壽命和高新技術(shù)應(yīng)用等方面與國內(nèi)大型采煤機(jī),特別是與國外采煤機(jī)相比,還存在較大的差距。因此我們還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和更新。
1.4 薄煤層采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)機(jī)器局限性
我國薄煤層資源分布廣泛,113m以下煤層可采儲(chǔ)量約占全部可采儲(chǔ)量的20%。在一些省、區(qū)薄煤層儲(chǔ)量比重很大,如四川省占60%,山東省54%,黑龍江省占51%,貴州省占37%。特別是在南方地區(qū),有些省份薄煤層凈占50%以上,而且薄煤層分布廣,煤質(zhì)好。但由于其開采煤層厚度薄,與中厚和厚煤層相比,薄煤層機(jī)械化開采存在著工作條件差,設(shè)備移動(dòng)困難,煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造,對(duì)薄煤層設(shè)備生產(chǎn)性能影響大,以及投入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟(jì)效益不如厚與中厚煤層等特殊問題,造成薄煤層機(jī)械化開采技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)緩慢。
另外,對(duì)一些薄、厚煤層并存的煤礦,由于薄煤層開采速度緩慢,使其下部的中厚煤層長期得不到及時(shí)開采,以至影響工作面的正常接替,而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資源。隨著大批煤礦中、厚煤層的資源開采比較多,使得資源越來越少,所以薄煤層的開采已列入日程。因此,研制適合我國實(shí)際國情的薄煤層采煤機(jī),以適應(yīng)不同的煤層結(jié)構(gòu),提高薄煤層采煤的工作效率是當(dāng)務(wù)之急。
1.5 薄煤層采煤機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義
在產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)階段，首先要明確產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)哪些功能，還要明確用戶使用產(chǎn)品的各種條件和用戶對(duì)產(chǎn)品的要求和愿望。然后根據(jù)國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，基于設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品制造技術(shù)水平，從宏觀方面考慮所要求的功能。并能實(shí)現(xiàn)用戶要求的各種結(jié)構(gòu)方案，最后經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，確定一種或兩種結(jié)構(gòu)方案繼續(xù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，通過總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，不至于使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案出現(xiàn)大的失誤，也不至于從開始設(shè)計(jì)時(shí)就糾纏與具體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)而忽略拉總體結(jié)構(gòu)的合理性，甚至照成設(shè)計(jì)的返工而浪費(fèi)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上再對(duì)薄煤層采煤機(jī)的截割部進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)使其有更高的生產(chǎn)效率.
對(duì)滾筒式采煤機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)表明只有按照“量體裁衣”的原則來設(shè)計(jì)采煤機(jī)，這樣的采煤機(jī)才能在煤炭開采中滿足要求。到本世紀(jì)末，我國原煤的產(chǎn)量必須超過十四億噸。才能滿足我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。為此必須加大煤炭生產(chǎn)機(jī)械化力度，大幅度提高煤炭生產(chǎn)率。這就要求我們不斷開采出技術(shù)先進(jìn)，高效率并且可靠的新型采煤機(jī)，不僅滿足過內(nèi)生產(chǎn)之需，而且力爭(zhēng)打入國際市場(chǎng)。
雖然薄煤層采煤機(jī)的型號(hào)、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，其區(qū)別主要在截割機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)和截割部上,因此合理選擇薄煤層采煤機(jī)的截割部的參數(shù)，可以改善其工作性能和減少采煤比能耗。選擇這個(gè)題目就是要進(jìn)一步熟悉薄煤層采煤機(jī)各部分的工作原理，對(duì)其進(jìn)行更好的改進(jìn)，并對(duì)它的截割部減速器進(jìn)行細(xì)致分析設(shè)計(jì)，使其耐用并且省時(shí)省力容易裝修，使其在工作中能夠有更好的經(jīng)濟(jì)效益。
2 薄煤層采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)
2.1 實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)基本功能的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
用于走向長臂采煤法的采煤機(jī)應(yīng)該具有的如下三種基本功能；
（1） 把煤從煤煤壁上破碎下來的功能；
（2）把破碎先來的煤裝在工作面輸送機(jī)上的功能；
（3）采煤機(jī)能沿著工作面自移的功能；
一、實(shí)現(xiàn)破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案
1、銑削式結(jié)構(gòu)方案
在鼓形滾筒的表面或在旋轉(zhuǎn)滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機(jī)前移并自轉(zhuǎn)，截齒便用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這就是銑削式結(jié)構(gòu)。
具體分為側(cè)銑和端銑兩種，側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要優(yōu)點(diǎn)是它不僅能實(shí)現(xiàn)截落煤的功能還能實(shí)現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度方便，對(duì)不同的煤層厚度的適應(yīng)性好；具有自開缺口的功能等。端銑式結(jié)構(gòu)是在齒冠外側(cè)安裝大截齒當(dāng)齒冠自轉(zhuǎn)并隨采煤機(jī)移動(dòng)時(shí)，截齒實(shí)現(xiàn)破煤功能。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機(jī)器能耗??；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，制造容易；負(fù)荷變化大，機(jī)器動(dòng)特性較差。
圖2-1水平軸螺旋滾筒結(jié)構(gòu) 圖2-2 垂直軸滾筒結(jié)構(gòu)
Fig.2-1 Horizontal axis roller spiral structure Fig.2-2 Vertical-axis roller structure
圖2-3端銑式結(jié)構(gòu)方案
Fig.2-3 Milling-structure programme
2、鉆削式結(jié)構(gòu)方案
鉆削式結(jié)構(gòu)在喚醒懸臂的前端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面上也安裝有截齒。這種結(jié)構(gòu)被稱為鉆削頭，懸臂則被成為鉆削臂。當(dāng)鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方向推進(jìn)時(shí)，首先在煤層中由鉆削頭截割出現(xiàn)截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被鉆削頭內(nèi)的截齒所破碎。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，機(jī)器能耗低。其缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)應(yīng)布置于采煤機(jī)的端面，機(jī)身必沿其鉆削出的空間前進(jìn)，因此，機(jī)身長；這種結(jié)構(gòu)不能自開缺口；為使地板平整還必須配有截割盤，沿頂板和地板截割煤層，因此使整個(gè)機(jī)器復(fù)雜化；此外這種結(jié)構(gòu)對(duì)煤層厚度的適應(yīng)性小。
3、滾壓式結(jié)構(gòu)方案
滾壓式破煤結(jié)構(gòu)是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀當(dāng),當(dāng)滾筒前移并自轉(zhuǎn)時(shí)，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達(dá)到破沒的目的。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，彩霞煤的塊度大，煤塵明顯低；機(jī)器能耗?。槐P刀壽命長。缺點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
采煤機(jī)的落煤功能是采煤機(jī)的第一功功能，因此，現(xiàn)在把既有落煤功能的結(jié)構(gòu)稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。在采煤機(jī)的設(shè)計(jì)中，工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合適與否，對(duì)采煤機(jī)的工作占有舉足輕重的地位。
二、實(shí)現(xiàn)裝煤功能的設(shè)計(jì)方案
把煤從煤壁上破碎下來以后，還要裝在工作面輸送機(jī)里運(yùn)到工作面之外。實(shí)現(xiàn)扎中裝煤功能的機(jī)構(gòu)與落煤結(jié)構(gòu)的種類有關(guān)。經(jīng)過淘汰和篩選，只有兩種類型的裝煤結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。
一種是與落煤結(jié)構(gòu)相結(jié)合，不僅具有落煤功能而且兼有裝煤的功能。比如，螺旋滾筒式工作機(jī)構(gòu)，采煤下來的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機(jī)里。另一種是專門用于裝煤的機(jī)構(gòu)，如裝煤犁，這是一種斜面結(jié)構(gòu), 和犁地的犁一般，被單獨(dú)的牽引機(jī)構(gòu)牽引，在工作面往返運(yùn)行，把碎落在底板上的煤裝入輸送機(jī)里。這種結(jié)構(gòu)往往與沒有裝煤功能的工作機(jī)構(gòu)配合。
三、實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)移動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)方案
采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)被稱為牽引，能使采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自移的結(jié)構(gòu)有稱作牽引機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的牽引機(jī)構(gòu)可以分為兩大類；既鏈牽引機(jī)構(gòu)和無鏈牽引。
1、鏈牽引機(jī)構(gòu)
鏈牽引機(jī)構(gòu)是由圓環(huán)鏈、鏈輪、和緊鏈裝置組成。牽引鏈的兩端固定在緊鏈裝置上，并與采煤機(jī)的鏈輪嚙合。當(dāng)鏈輪裝動(dòng)時(shí)，由于鏈輪與圓環(huán)鏈的嚙合作用，采煤機(jī)便沿牽引鏈移動(dòng)。
圖2-4 鏈牽引機(jī)構(gòu)
Fig.2-4 Traction linked institutions
2、無鏈牽引機(jī)構(gòu)
隨著采煤機(jī)功率的不斷加大，采煤機(jī)的總裝機(jī)容量已超過1000KW。牽引鏈中的拉力也已增至400-800KN。因此牽引鏈機(jī)構(gòu)已限制了采煤機(jī)功率的提高。無鏈牽引機(jī)構(gòu)就隨之產(chǎn)生和發(fā)展起來了。無鏈牽引機(jī)構(gòu)種類繁多，大體上可歸納為三類；主動(dòng)輪—齒條、閉合鏈—齒條和邁步油缸推進(jìn)三類。其中主動(dòng)輪—齒條無鏈牽引系統(tǒng)應(yīng)用最廣。
2.2 實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)輔助功能的結(jié)構(gòu)方案
只具有基本功能的采煤機(jī)，能勉強(qiáng)完成在工作面破落煤壁和裝煤的任務(wù)。在實(shí)際中還要使用到一些輔助功能，有；適應(yīng)煤層賦存狀況變化的功能、降塵和冷卻設(shè)備功能、自動(dòng)托卷電纜功能等。
一、實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤層賦存狀況變化功能的機(jī)構(gòu)方案
煤層在地下賦存狀態(tài)的變化概括起來有三種；煤層厚度的變化、煤層走向波浪起伏以及存在斷層、煤層相對(duì)于水平面傾角的變化。
1、實(shí)現(xiàn)適應(yīng)煤層厚度變化的功能的結(jié)構(gòu)方案
當(dāng)煤層厚度隨時(shí)變化時(shí)，兩個(gè)滾筒的工作高度應(yīng)當(dāng)變化，這就需要實(shí)現(xiàn)能適應(yīng)煤層厚度變化的功能的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為采煤機(jī)的調(diào)高裝置。
2、適應(yīng)煤層沿走向波浪起伏以及存在的斷層的功能的結(jié)構(gòu)方案
采煤機(jī)在采空區(qū)安裝有調(diào)斜油缸，采空區(qū)側(cè)的滑靴安裝在活塞桿上。活塞桿伸縮就改變餓采煤機(jī)的傾斜角度。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)調(diào)斜功能得到普遍應(yīng)用。
3、具有開采大傾角煤層功能的結(jié)構(gòu)方案
當(dāng)采煤工作面傾角大于10°，一旦及其牽引部失靈，采煤機(jī)有可能下滑，具體防滑裝置有：
（1）抱閘式防滑裝置
（2）盤式制動(dòng)器防滑裝置
（3）輔助牽引與防滑絞車
二、實(shí)現(xiàn)降塵和冷卻功能的結(jié)構(gòu)
1、實(shí)現(xiàn)降塵功能的方案
采煤機(jī)的滾筒在截割煤壁的同時(shí)，產(chǎn)生的煤塵嚴(yán)重污染井下空氣，威脅工人身體健康。因此降塵是采煤機(jī)的重要輔助功能。
降塵措施有很多種，歸納起來有；
（1）提高采煤機(jī)牽引速度，降低截煤滾筒的轉(zhuǎn)速，增大碎煤塊度，能明顯降低煤塵。
（2）滾筒軸垂直于采煤機(jī)機(jī)面，即采用立滾筒，使截齒沿煤層層理截割，也能降低煤塵
（3）在可能條件下，減少滾筒上安裝截齒的數(shù)量增大碎煤的塊度，降低煤塵
（4）實(shí)現(xiàn)滾筒自動(dòng)調(diào)高，避免滾筒截割工作面頂板和底板，從而降低牽引速度，避免煤塵大量生成。
（5）吸入式降塵機(jī)構(gòu)，壓力水精油在滾筒軸內(nèi)的中心管送到噴嘴，有噴嘴噴出壓力水在水束周圍形成負(fù)壓區(qū)，含塵空氣被吸入負(fù)壓區(qū)并隨水束穿過滾筒內(nèi)部降塵后，重新進(jìn)入截煤空間?？諝饩瓦@樣在滾筒內(nèi)循環(huán)被凈化，降塵效果比較好。
（6）用噴霧降塵，壓力水經(jīng)過噴嘴后霧化，極小的液滴充滿滾筒截煤區(qū)，液滴與粉塵相碰而被不捉。一般采煤機(jī)內(nèi)外噴霧都有，降塵效果很好。
（7）泡沫滅塵，有發(fā)泡劑的水自噴嘴噴出進(jìn)入一個(gè)與噴嘴緊挨的罩體。大量的泡沫從罩體射出，籠罩了截煤滾筒的周圍，使煤塵源與周圍空氣隔絕，并使煤粉被泡沫捕捉。這種滅塵方式效果最佳。
2、實(shí)現(xiàn)冷卻功能的方案
采煤機(jī)的冷卻功能是由 實(shí)現(xiàn)的。讓噴霧水首先流過需要冷卻的不見，實(shí)現(xiàn)冷卻功能，然后再被送到噴霧系統(tǒng)中。因此，冷卻與噴霧水是一個(gè)供水系統(tǒng)，
三、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷電纜功能的結(jié)構(gòu)方案
采煤機(jī)是采煤工作面內(nèi)的移動(dòng)機(jī)械，因此，對(duì)采煤機(jī)供電必須用橡膠電纜。當(dāng)采煤機(jī)工作面很長時(shí)，被采煤機(jī)拖移的電纜很長，而且很重。如果采煤機(jī)直接拉引電纜本身，電纜容易被拉斷。因此要用專門的電纜拖移裝置。一般使用電纜尼龍夾板組成的夾板鏈，它由框形夾板用鉚釘鏈接而成。每段長0.71m，各段之間再由銷軸連接?？蛐袏A板在斷面為U形，在夾板鏈中其開口朝向才空區(qū)側(cè)。夾板鏈終端借助于可回轉(zhuǎn)的彎頭懸掛于采煤機(jī)身上。板式鏈僅位于彎頭處，意在改善夾板鏈端受力狀況。其優(yōu)點(diǎn)在于，使電纜在采煤機(jī)折返工作中折曲靈活，不易側(cè)倒；而且有效的保證在采煤機(jī)牽引過程中使電纜免受拉力；朔料夾板重量輕，強(qiáng)度足夠，使電纜免受碰傷。
2.3 薄煤層采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的確定
1) 截深
截深是指薄煤層采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)完全按截入煤壁的深度，即采煤機(jī)沿工作面走向一次推進(jìn)的距離。對(duì)于中厚和厚煤層，考慮到工作面輸送機(jī)的最大輸送能力以及充分利用頂板壓力對(duì)煤壁的予破壞效應(yīng)，截深絕定為0.6m。對(duì)于薄煤層，為保證工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)率，適當(dāng)加大截深，取截深0.75-1.0m.通過設(shè)計(jì)分析，截深取為0.8m。
2) 采高
才高是指最大可能開采的高度，是由采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定的。對(duì)于單一煤層的開采，才高要與煤層厚度相當(dāng)。當(dāng)厚煤層分層開采時(shí)，按最大分層厚度約為最大才高的90-95%，最下煤層厚度約為最小采高的110-120%來確定采煤機(jī)的采高。薄煤層的厚度是在0.8-1.3mm，此次設(shè)計(jì)的最大采高為1.2m.最小采高取為0.65m。這樣可以滿足要求。
3) 牽引速度
采煤機(jī)牽引速度由煤層厚度、截深、煤層物理機(jī)械性質(zhì)以及用戶對(duì)采煤機(jī)生產(chǎn)率的要求確定的。牽引速度即采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)的速度。由于煤層的機(jī)械力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜多變，需要隨時(shí)調(diào)節(jié)牽引速度，使采煤機(jī)能在正常負(fù)載下工作。當(dāng)用戶生產(chǎn)率已定，則當(dāng)采高和截深加大牽引速度就減小；當(dāng)采高和截深小，勢(shì)必加大牽引速度。當(dāng)煤層中含矸量較大或煤層硬度較高，才么及的牽引速度也必須減低。我國采煤機(jī)的牽引速度在2.5-5m/min的范圍，國外的可達(dá)15m/min.由于生產(chǎn)率按照正常的計(jì)算取15t/min故由
Q=60HJV
式中 H—薄煤層采煤機(jī)采高，m;
J—薄煤層采煤機(jī)截深，m;
V—薄煤層采煤機(jī)可能達(dá)到的平均牽引速度，m/min;
—煤的密度，一般為1.3~1.35t/m
Q—薄煤層采煤機(jī)理論生產(chǎn)率，t/h.
采高H,薄煤層的厚度在0.6-1.2米。截深J也已設(shè)計(jì)給出為0.8m。煤的密度由煤巖性質(zhì)取1.35t/m。則
V= （1-1）
這樣取牽引速度0~9.1m/min便可滿足設(shè)計(jì)要求。
4) 牽引力
采煤機(jī)的牽引力是采煤機(jī)克服牽引阻力的能力。采煤機(jī)的牽引阻力取決于煤層的物理機(jī)械性質(zhì)、工作面傾角、采煤機(jī)自重以及導(dǎo)向裝置摩擦阻力等。在初定牽引力時(shí)，可按p=(1-1.3)N
p—采煤機(jī)牽引力，KN。
N—采煤機(jī)總裝機(jī)功率， KW。
表2-1采煤機(jī)裝機(jī)功率
Table 2-1 Shearer installed power
采煤機(jī)裝機(jī)功率（KW） 采煤機(jī)牽引力（KN）
50 100
100 100-120
150 160-180
200 200-220
300 250-300
表2-2 采煤機(jī)裝機(jī)功率
Table 2-2 Shearer installed power
煤層阻抗A KN/m
煤層厚度 m
0.5-0.7 0.7-1.2 1.2-2.2 2.0-3.5
采煤機(jī)裝機(jī)率 kw
<120
120-240
>240
100 120 200 250
125 35-150 150-250 250-350
150 150-200 300-350 --
設(shè)計(jì)生產(chǎn)率T/min
3-4 4-6 6-10 10-15
5）截割速度
截割速度是截煤滾筒截齒圓圍切向速度，此速度與滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速以及采煤機(jī)牽引速度有關(guān)。實(shí)踐證明，截齒的截割速度與截齒的磨損速度相關(guān)。為減緩截齒磨損取低截割速度。當(dāng)采高大，牽引速度大，為不發(fā)生滾筒裝煤堵塞和對(duì)煤的二次破損，滾筒速度應(yīng)加大則截割速度也相應(yīng)加大。目前，截割速度一般為3.5-5.0m/s，對(duì)小直徑滾筒而言截割速度甚至為1.85-2.7m/s。
6）裝機(jī)功率
采煤機(jī)裝機(jī)功率，是指采煤機(jī)總裝機(jī)功率?？砂聪卤砉浪?。
7)采煤機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)率
采煤機(jī)理論設(shè)計(jì)生產(chǎn)率按下式計(jì)算：
Q=60HJV （2-1）
式中 H—薄煤層采煤機(jī)采高，m;
J—薄煤層采煤機(jī)截深，m;
V—薄煤層采煤機(jī)可能達(dá)到的平均牽引速度，m/min;
—煤的密度，一般為1.3~1.35t/m
Q—薄煤層采煤機(jī)理論生產(chǎn)率，t/h.
考慮到對(duì)采煤機(jī)檢查、維護(hù)等技術(shù)因素對(duì)生產(chǎn)率的影響，應(yīng)計(jì)算出采煤機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)率Q；
Q= Q.K T/h （2-2）
式中K—采煤機(jī)技術(shù)工作時(shí)間利用系數(shù)，
K= （2-3）
—割一刀煤采煤機(jī)的純工作時(shí)間，min。
—割一刀煤所需的輔助時(shí)間，min.
—割一刀煤消除故障時(shí)間，min。
此外，應(yīng)考勞動(dòng)組織以及配套設(shè)備等對(duì)生產(chǎn)率的影響。因此，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率Q；
Q=Q （2-4）
式中—采煤機(jī)純利用系數(shù)；
= （2-5）
—因技術(shù)和組織原因引起的停機(jī)時(shí)間，min.
實(shí)際上，采煤機(jī)的生產(chǎn)率要比上面諸式計(jì)算值低得多，因?yàn)樵S多影響因素?zé)o法事先估計(jì)出。
2.4 小結(jié)
該采煤機(jī)是基于BW-150進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，改為薄煤層爬底板式的采煤機(jī)。它適用于采高為650-1200mm，傾角小于35度的煤層。當(dāng)傾角大于90度的時(shí)候應(yīng)加防滑裝置。
該采煤機(jī)的兩個(gè)牽引部設(shè)在工作面輸送機(jī)的兩端，用牽引鏈與聯(lián)結(jié)橋相連。聯(lián)結(jié)橋與機(jī)身部、兩個(gè)搖臂和連個(gè)滾筒裝配在一起，形成一個(gè)整體，在工作面往返穿梭式采煤。聯(lián)結(jié)橋跨接于工作面輸送機(jī)之上，在聯(lián)結(jié)橋內(nèi)部安裝機(jī)器控制部分，工人可以在采空區(qū)側(cè)進(jìn)行操作。機(jī)身部與滾筒 、搖臂等則懸置于采煤側(cè)。
一、此設(shè)計(jì)采煤機(jī)的特點(diǎn)：
1、破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案
在采煤機(jī)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)此方案一共有三種：
銑削式結(jié)構(gòu)方案
鉆削式結(jié)構(gòu)方案
滾壓式結(jié)構(gòu)方案
本機(jī)采用銑削式結(jié)構(gòu)方案，鉆具為垂直滾筒。
其優(yōu)點(diǎn)是：
1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；
2） 破碎煤層時(shí)，截齒沿層理運(yùn)動(dòng)，截齒所受截割阻力小，采煤機(jī)能耗比較低。
2、采煤機(jī)自動(dòng)移動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)方案
能使采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)被稱為牽引機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在設(shè)計(jì)采煤機(jī)時(shí)采用的牽引機(jī)構(gòu)有兩種：
鏈牽引機(jī)構(gòu)
無鏈牽引機(jī)構(gòu)
本采煤機(jī)采用鏈牽引機(jī)構(gòu)中的水平鏈輪的牽引機(jī)構(gòu)。
雖然鏈牽引機(jī)構(gòu)存在不足，但在薄煤層工作面等特定條件下，還必須適用鏈牽引機(jī)構(gòu)。
3、牽引部動(dòng)力傳遞種類
牽引部傳動(dòng)裝置的功用是將采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的能量傳到主動(dòng)鏈輪或驅(qū)動(dòng)輪并實(shí)現(xiàn)調(diào)速，現(xiàn)有的牽引部傳動(dòng)形式可分為三類
機(jī)械牽引
液壓牽引
電牽引
本采煤機(jī)利電氣傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)牽引部，電牽引的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速、換向、過載保護(hù)和各種監(jiān)控保護(hù)都可以由電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，使得機(jī)械傳動(dòng)部分大為簡(jiǎn)化，因而可以縮小采煤機(jī)的體積，采煤機(jī)的總重量比液壓牽引采煤機(jī)減輕1/3;調(diào)速方便調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性好；牽引部傳動(dòng)效率比液壓牽引部提高近30%；可以用于有鏈和無鏈牽引系統(tǒng)；裝有兩臺(tái)兩臺(tái)電牽引部的采煤機(jī)，可以在不降低牽引速度的條件下吧牽引力提高一倍。
4、驅(qū)動(dòng)方式
驅(qū)動(dòng)方式是指采煤機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)量和傳動(dòng)方式，大體上分為四類：
單機(jī)驅(qū)動(dòng)方式
雙機(jī)分別驅(qū)動(dòng)方式
雙機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式
多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)方式
本采煤機(jī)采用多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1 每臺(tái)電機(jī)的功率比較??；
2 一臺(tái)電機(jī)有故障，容易更換，損失小。
5、電機(jī)的布置形式
電機(jī)的布置形式采用縱向布置。
優(yōu)點(diǎn)：這種布置方式對(duì)增大截割功率、降低機(jī)身高度是有益的。
圖2-5 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)
Fig.2-5 Shearer cutting of the transmission system
6、降塵功能的方案
吸入空氣式降塵結(jié)構(gòu)。
7、切割部的推進(jìn)和調(diào)斜裝置的動(dòng)力傳動(dòng)方式
切割部的推進(jìn)和調(diào)斜裝置的動(dòng)力傳遞的方式有兩種：
機(jī)械式
液壓式
本采煤機(jī)采用液壓傳動(dòng)方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）過載保護(hù)容易實(shí)現(xiàn)；
2）便于操作
8、該機(jī)的主要技術(shù)特征為：
1）適用條件
采高（m） 0.65-1.2
傾角（） <35
煤抗壓強(qiáng)度（Mpa） <30
2）截割部
滾筒直徑(m) 0.56
截深（m） 0.8
滾筒轉(zhuǎn)速（r/min） 70
調(diào)高方式 搖臂
3）牽引部
傳動(dòng)方式 齒輪傳動(dòng)
牽引力（KN） 250
牽引鏈（mm）
調(diào)速方式 電氣
4）電動(dòng)機(jī)
功率（KW） 275+237
電壓（V） 1140/660
轉(zhuǎn)速（r/min） 1470
5）防塵方式 內(nèi)外噴霧
機(jī)面高度（mm） 420-460
滾筒中心距 4078
機(jī)身寬 1100
機(jī)身高 420-460
質(zhì)量 （t） 9.8
9、截割部的主要特點(diǎn)：
（1） 兩個(gè)滾筒用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量變小尺寸變小，適于薄煤層的需要。
（2） 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)縱向，去掉了傳動(dòng)系統(tǒng)中的圓錐齒輪。
（3） 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間用齒輪聯(lián)系，使兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷分配均勻。
（4） 結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少。
（5） 機(jī)身的懸臂支撐如圖，兩個(gè)千斤頂滑靴在機(jī)身的靠采空區(qū)一側(cè)兩端，支撐在輸送機(jī)的鏟煤板上。套在導(dǎo)向管上的導(dǎo)向之間7與連桿4，機(jī)身3和橋形桿6組成一個(gè)平行框架，當(dāng)油缸伸縮時(shí)，機(jī)身能很容易的上下平動(dòng)。此外，這六桿的自由度是1，機(jī)身在上下升降時(shí)其位置是很確定的。
圖2-6 機(jī)身的支撐與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)
Fig.2-6 Supplied with the support structure-oriented
1- 輸送機(jī)；2-千斤頂；3-機(jī)身；4-連桿；5-連桿；6-橋形桿；7-導(dǎo)向套架；
1 - conveyor; 2 - Jack; 3 - the fuselage; 4 - connecting rod; 5 - linkage; 6 - the bridge-shaped bar; 7 - Case-oriented;
10、 牽引部的主要特征
該機(jī)采用外牽引部。兩套相同的傳動(dòng)裝置分別裝設(shè)在工作面輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾處。牽引部傳動(dòng)系統(tǒng)如圖。
圖2-7 外 牽 引 部
Fig.2-7 Department of traction
該牽引部中交流電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪聯(lián)軸節(jié)C1和齒輪1與2 帶動(dòng)電磁滑差離合器M。然后又經(jīng)過齒輪聯(lián)軸節(jié)C2和四級(jí)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)鏈輪S。當(dāng)外負(fù)荷增加，電磁 滑差離合器的輸出轉(zhuǎn)速減小。因此使用這種電磁滑差離合器可以簡(jiǎn)便的按外負(fù)荷的變化自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
3 截割部減速器的具體設(shè)計(jì)說明
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
3.1.1 電動(dòng)機(jī)功率的確定
已知：截割滾筒的所需的轉(zhuǎn)速范圍為：70r/min,裝機(jī)功率為150kw，按照90%的功率分配，兩個(gè)截割滾筒的所需有效功率:P=135kw 一個(gè)則需要67.5 kw
傳動(dòng)裝置總功率
=×× （3-1）
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.2-9?。?
聯(lián)軸器效率＝0.995；
齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級(jí)）＝0.98；
滾動(dòng)軸承效率＝0.99；
傳動(dòng)裝置總效率=0.995×0.98×0.99＝0.913
所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率
P=P/=67.5/0.913＝73.93kw （3-2）
3.1.2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定
根據(jù)功率和使用環(huán)境，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：DMB系列隔爆電動(dòng)機(jī)即DM2B-75S
主要性能數(shù)據(jù)如下表表3-1
型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速
DM2B-75S 75Kw 1500 r/min 1470 r/min
3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
3.2.1 傳動(dòng)比的分配
確定總傳動(dòng)比并根據(jù)傳動(dòng)比分配理論分配各級(jí)傳動(dòng)比。
I總=n/n=1470/98=15 （3-3）
i0=1 i=2.6 i=1.0 i=2.1 i4=2.5
3.2.2 根據(jù)傳動(dòng)比的分配查書機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇齒輪齒數(shù)
電動(dòng)機(jī)接小齒輪齒數(shù)為Z1=17相傳動(dòng)的大輪為Z2=44及其相連的Z3=46，Z4=21與其相傳動(dòng)的齒輪Z5=44,Z6=14與其相連的齒輪的Z7=35。
3.2.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
按指導(dǎo)書表4.2-9確定各零件效率?。郝?lián)軸器效率 =0.99
齒輪嚙合效率=0.97（齒輪精度為7級(jí)）
滾動(dòng)軸承效率=0.98
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：P=P=75Kw
T=9.55P/n=9.55×75×10/1470=487N.m （3-4）
Ⅰ軸（減速器高速軸）：
P= P×=P×=75×0.99=74.25kw （3-5）
（3-6）
Ⅱ軸（減速器中間軸）：
P=P×=P1××=74.25×0.97×0.98=70.58kw
Ⅲ軸（減速器輸出軸）：
P3=P2×=P2××=70.58×0.97×0.98=67.09kw
Ⅳ軸（開式傳動(dòng)高速軸）：
P4=P3×=P3××=67.09×0.97×0.98=63.78kw
Ⅴ軸（傳動(dòng)卷筒軸）：
P5=P4×=P4××=63.78×0.97×0.98=60.63kw
表3-2 結(jié)論
Table 3-2 Conclusion
功率P(KW) 轉(zhuǎn)矩T (N.M) 轉(zhuǎn)速n（r/min）
連接方式 傳動(dòng)比I 效率
0軸 75 487 1470
Ⅰ軸 74.25 482 1470
Ⅱ軸 70.58 1197 563
Ⅲ軸 67.09 1197 563
Ⅳ軸 63.78 2272 268
Ⅴ軸 60.63 5411 107
聯(lián)軸器 1.0 0.99
斜齒輪 2.6 0.9506
斜齒輪 1.05 0.9506
斜齒輪 2.1 0.9506
斜齒輪 2.5 0.9506
3.3 齒輪部分設(shè)計(jì)
3.3.1 電動(dòng)機(jī)輸出部分齒輪傳動(dòng)計(jì)算
1) 高速齒輪傳動(dòng)計(jì)算
(1)選擇齒輪材料：
小輪選用合金剛，表面滲碳HRC1=56—62
大輪選用合金剛，表面滲碳HRC2=56—62
(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：
采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，按V=(0.012～0.021)n
估取圓周速度V=11.45m/s,參考教材表8-14，8-15選取
II公差組7級(jí)
（3-7）
齒寬系數(shù) ,查教材表8-23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取=0.3
小齒輪齒數(shù) Z1選Z1=17
大齒輪齒數(shù) Z2=Z1×i=17×2.6=44.2圓整取Z2=44
齒數(shù)比 u=Z2/Z1=44/17＝2.6合適
傳動(dòng)比誤差=（2.6-2.6）/2.6=0
誤差在5%內(nèi)
小輪轉(zhuǎn)矩 T1=482N.m
載荷系數(shù)K由教材式（8-54）得 K=K×K×K×K
使用系數(shù) KA，查教材表（8-20）KA=1.75
動(dòng)載荷系數(shù)K的初值 K由教材圖（8-57）查得K=1.1
齒向載荷分布系數(shù) K由教材圖（8-60）查得K=1.05
齒間載荷分布系數(shù) K的初值K在推薦值（～20）中初選=16
由式（8-55），（8-56）得
（3-8）
=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cos+(1/)Z1tan
=[1.88-3.2(1/17+1/44)] cos16 +(1/)×17×0.5×tan16
=1.620+0.776
=2.396
=1.620 =0.776
查教材表（8-21）得K=1.25
則載荷系數(shù)的初值為:
K=KA×=1.75×1.1×1.05×1.25=2.4 （3-9）
彈性系數(shù) ZE,查教材表（8-22）得ZE=189.8
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ZH，查教材圖（8-64）得ZH=2.45
重合度系數(shù) ，查教材圖（8-65）Z=0.77
螺旋角系數(shù) ===0.98
接觸疲勞極限應(yīng)力查教材圖（8-69）得
=1500N/mm =1400N/mm
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N=60njL=60×1470×1×(16×300×10)=4.23×109 h （3-11）
N= N/u=4.23×109 /3.6=1.175×109 h （3-12）
則查教材圖（8-70）得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)z,z
z= z=1
硬化系數(shù)z查教材圖（8-71）得z=1.06
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)，查教材表（8-27）得=1.3
許用接觸應(yīng)力由教材式（8-69）得[]=×ZN×Zw/SH則：
[=1153.8N/mm2
[=1076.9N/mm
故d1的設(shè)計(jì)初值d1t為
d1t
d1t101.15mm
法面模數(shù) mn=d1t t×cos/Z1 =6.12 取mn=6 （3-13）
中心距 a=mn(Z1+Z2)/ (2cos) （3-14）
=6×(17+44)/ (2cos16o)
=190mm
分度圓螺旋角 =cos-1[mn(Z1+Z2)/2a] （3-15）
=cos-1[6×(17+44)/(2×190)]
= 15.6o
小輪分度圓直徑的計(jì)算值 d1t＇=mnZ1 /cos=617/cos15.6o=105.9 （3-16）
小輪分度圓周速度V,V==3.14×105.9×1470/60000=8.15m/s （3-17）
與估取V很相近,對(duì)K值影響不大,不必修正,取K= K=1.18
齒間載荷系數(shù)K
=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cos+(1/)Z1tan
=[1.88-3.2(1/17+1/44)]cos15.6+(1/)×17 ×0.5×tan15.6
=1.629+0.756
=2.385
查教材表（8-21）得K=1.25
載荷系數(shù)K= =1.75×1.1×1.05×1.25=2.4 （3-18）
小輪分度圓直徑=105.9
取d1=d1t＇=105.9
大輪分度圓直徑 d2=mnZ2/cos=6×44/cos15.6o=274.1
齒寬 b=×d1tmin=0.5×105.9=52.95
大輪齒寬 b2=b=55,圓整取
小輪齒寬 b1=b2+(5～10)=60mm
(3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
許用彎曲應(yīng)力[]=/S
彎曲疲勞極限查教材圖（8-72）得=950N/mm2 =800 N/mm2
彎曲
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