新型液压牵引采煤机的论文学士学位论文.doc

河南理工大学本科毕业设计（论文）摘 要机械系统是机械零、部件同作用的整体，是零、部件服务的目标。本次设计从分析采煤机设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行采煤机整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生多样性设计，结构设计创新和整体设计的能力。本次设计主要是液压牵引采煤机的总体设计，其主要包括总体结构、机身联接和主要附属装置设计。在论文中首先对采煤技术做了简单介绍，然后对采煤机的原理做了简单介绍，接着对采煤机的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了采煤机设计的一般过程。关键词：液压采煤机、总体设计、机身联接、附属装置59AbstractA mechanical system is a synergistic collection of machine elements, and designing a mechanical system is the final goal in studying machine design. This paper starts with the analyses of tasks and objectives in designing a shearer, followed by its composition,selection and compatibility of mechanical units and the main considerations in designing a shearer. The purpose of this paper is to help the undergraduates learn skills of diversified design, creative design and systematic design .This design mainly introduces the general design of a hydraulic tow shearer, including its general structure、fuselage connection and main accessory devices of the design. In the first paper introduces mining technology and the principle of the shearer, then calculation and check for main components and the design dimension. The design represents the general design process of a shearer.Key Words: hydraulic shearer 、general design、fuselage connection 、 accessory devices 目 录摘 要I目 录III前 言V1、绪 论11.1 机械制造业的现状11.2 本设计的目标21.3 本设计的要求22、采煤机的总体设计42.1 采煤机的设计步骤52.1.1 调查研究52.1.2 方案拟订52.1.3 工作图设计62.1.4 样机试制和鉴定62.2 采煤机的总体结构设计62.2.1 采煤机的使用条件62.2.2 工作机构型式72.2.3 牵引机构型式122.2.4 采煤机的总体布置132.2.5 驱动方式162.2.6 确定主要尺寸192.2.7 采煤机的工作参数242.2.8 过载保护装置292.2.9 设备的传动系统与电气系统302.2.10 润滑353、采煤机的辅助装置设计363.1 机身联接363.2 拖缆装置383.3 灭尘设备403.4 冷却喷雾装置433.4.1 冷却喷雾系统433.4.2 配套设备463.4.3 使用中注意事项463.5 采煤机方案确定与主要技术特征463.5.1 方案确定463.5.2 主要技术特征484、采煤机的使用维护与检修524.1 井上检查和试运转524.2 解体下井运输524.3 采煤机的操作534.4 维护和检修54结束语57致 谢58参考文献59前 言光阴似箭，岁月如梭。四年的大学生活即将接近尾声，进行了为期近两个月的毕业设计。大家都知道毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综合运用，同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。本次毕业设计的课题是新型液压牵引采煤机的设计。采煤机是用于机械化采煤工作面的落煤和装煤。采煤机的割煤是通过螺旋滚筒上的截齿对煤壁进行切割实现的；采煤机的装煤是通过滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载的，利用螺旋叶片的轴向推力，将从煤壁上切割下的煤抛到刮板输送机溜槽内运走。采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，还有利于实现综采设备配套和自动控制。为了更好的完成本次毕业设计，从三月底开始，就不间断的结合自己的毕业设计进行了相关资料的收集。根据所选的课题，并有针对性地到焦作九里山矿进行了参观实习，在工厂里我们重点了解了采煤机的基本结构和基本工作原理，从而对采煤机有了一个更直接、更感性的认识，对此次毕业设计有很大的帮助。此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思、可行性设计、结构设计以及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书的完成。这次毕业设计是在高国富老师的带领和指导下完成的。在做毕业设计的期间，自己遇到了诸多的问题，很多时候都是向老师请教，这样必然会给老师带来很多麻烦，势必会影响老师的工作，但是老师还是抽出时间来给我们辅导，一步步指导毕业设计有序如期的进行下去。在毕业设计的整个过程当中，老师都给我们作了明确的计划，有安排地去完成，而不至于在设计过程中没有目标。设计每进行一步，高老师都要认真的检查，耐心细致的指出设计中出现的错误和不恰当的地方，并指导我们修改和完善。每次辅导对学生提出的问题都认真的解答。高老师为我们的设计付出了巨大的心血，在此，我向高国富老师表示由衷的谢意！本次设计是根据生产实际的需要，设计工作面采煤设备采煤机，以期不断完善采煤设备，把综采技术推向一个新的水平，使之达到高产、高效、安全、经济；向遥控及自动控制发展，逐步过渡到无人工作面采煤；提高单机的可靠性，并使之系列化、标准化和通用化。本次设计力图使设备运转更加的平稳，节约劳动力，保证精度的要求，提高生产的效率。但由于本人的水平有限，结合生产实际应用设备的能力有限，故没有能够做到很详细的设计，而且还有许多地方有待改进，望导师给以指导和批评。1、绪 论1.1 机械制造业的现状机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。采煤机是采煤工业重要的设备。随着社会需求和科学技术的发展，对采煤机设计要求越来越高，尤其是微电脑控制的出现，使采煤机向自动化控制、运行平稳、高精度的方向发展。“工欲善其事，必先利其器”。为了得到更高的产品质量（包括产品的尺寸精度、板面状况、板形、强度、耐疲劳强度等各项技术指标）以及数量上的要求，满足生产、生活和科学技术发展的需要，进而适应社会的发展和生产力水平的提高，加速社会主义现代化建设，我们必须不断的对国民经济发展的重要支柱进行改造和提高，才能够为其它的行业的发展提供更多的基础设施和良好的发展环境、条件。这就要求我们机械制造专业的工人及科研人员要对机械设备进行适应生产力发展的改造，创新以及发明。我们这些即将大学毕业的机械制造专业的学生，要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握，为此我们要进行毕业设计，要自己动手进行设计，为社会主义现代化建设的发展贡献力量，也要从此迈出展现自己价值的第一步。1.2 本设计的目标通过这一环节的训练，提高学生的以下能力：1、 综合运用所学知识和技能，独立分析和解决实际问题的能力；2、 综合运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅及阅读文献等的能力；3、 调动实验研究的积极性，技术经济分析和组织协作工作的能力，学习撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力；4、 学会收集加工各种信息的能力，以及获取新知识的能力；5、 培养创新意识和严肃认真的科学作风。6、 培养我们综合运用和巩固扩展所学知识，提高理论联系实际的能力；7、 培养我们收集、阅读、分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力；8、 培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力；9、 使我们更加熟练的运用AUTOCAD、Word 等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力；10、 训练和提高机械设计的基本理论和技能；11、 培养我们的团队合作意识。1.3 本设计的要求本次毕业设计的题目是新型液压牵引采煤机的设计，设计采煤机应该满足的基本要求有以下几点：（1） 装机功率能满足采煤生产率要求；（2） 截割机构能适应煤层厚度变化而可靠工作；牵引机构能在工作过程中随时根据需要改变牵引速度，并能实现无级调速，以适应煤层硬度的变化，正常发挥机器效能；（3） 机身所占空间尽量小，对薄煤层采煤机尤为重要；（4） 可拆成几个独立的部件，以便入井和运输，也便于拆装和检修；（5） 所有电气设备都具有防爆性能，能在有瓦斯爆炸危险的工作面内安全工作；（6） 电机、传动装置和牵引部等具有超负荷安全保护装置；（7） 具有防滑装置，以防采煤机沿煤层倾向自动下滑；（8） 具有内外喷雾灭尘装置；（9） 工作稳定可靠，操作简便，操作手把和按钮尽量集中，日常维护工作量小而容易。对于上述所提到的各项技术经济指标，在设计采煤机的时候应该综合考虑。因为我做的主要是采煤机总体部分的设计，所以还要兼顾其他方面，这是个挑战又是个机会，锻炼了自己在设计时综合考虑问题，认真分析机构工作原理的能力。具体将在下面的章节中进行详细的叙述。2、采煤机的总体设计采煤工业的技术革命表现在其主要的生产过程向更高级的机械化过渡，这种机械化的标志是研制综采设备和使许多工序自动化。综采设备使所有机械设备更紧密地联系起来，使劳动组织更先进和紧凑，保证工作面产量提高，从而相应地改善采煤工作的技术经济指标。采煤机是综采设备的基础。由于采用浅截式采煤机，工作空间的顶板容易实现无支柱悬臂支护，采煤、管理顶板和移置工作面输送机的劳动强度大大降低了。与此同时，由于驱动功率的加大，工作机构效率的提高和结构的完善保证了工作强度的提高，作为综采设备一个基本单元的采煤机的生产率大大提高了。综合协调对综采设备所有的机械和机构的发展方向均有影响。现代新型采煤机结构发展的特点如下：（1）研制骑在工作面输送机溜槽上工作的浅截式采煤机。有两个基本的方向：研制比较简便而功能有限的采煤机。这种机器可以单向或双向采煤，适用于较好的矿山地质条件，这种机器有一些缺点，但是尺寸小、重量轻，可以适应特定的矿山地质条件；研制最能满足浅截深采煤要求的，更为通用因而也比较昂贵的采煤机。一般说来，这种采煤机是对称布置的，可以适应煤层的起伏和调节采高，具有装在摇臂减速器上的自切进刀工作机构，因而可以免开缺口而回采整个工作面。（2）螺旋滚筒采煤机获得了最广泛的应用，它几乎完全替代了鼓形滚筒采煤机。在有些国家里，采获煤的块度具有第一位的意义，因而研制了用截冠或截冠和螺旋滚筒做工作机构的较复杂的采煤机。（3）浅截式采煤机的截深为031O米。且煤层厚度较小时有加大截深的趋势。（4）有加大采煤机驱动功率及其生产率的趋势。对于中厚及厚煤层用的采煤机，这种趁势更为明显。（5）采煤机配备较完善的自动化牵引机构，其牵引速度提高(有的达到810米分)，以发挥采煤机的大的装机驱动功率的作用。（6）现在有趋势研制能按不同布置方案组装成采煤机的通用部件，以增大制造批量和降低机器制造成本。本设计讨论和分析了现代采煤机的基本构件。主要致力于详细阐述总体结构，分析各种方案的优缺点，选取正确的原始设计数据和确定解决复杂设计问题的途径。2.1 采煤机的设计步骤采煤机的设计是由整体到部分的模块化设计，主要由牵引部、截割部、泵箱、电控箱等组成，主要由电机带动，手动控制机器运转。对采煤机的运动精度、刚度、抗振性、低速运动平稳性、热变形、噪声和磨损及刀具的选择等综合性能的设计，这大部分需要通过采煤机性能试验进行，有些可以通过理论性分析，做出可行性判断。2.1.1 调查研究调查研究的内容一般包括有：（1）学习有关的采煤机设计的工作原理，了解使用功能，明确设计要求；（2）调查了解现有生产条件对新采煤机的要求；（3）详细了解现有的设备条件、技术能力和生产经验；（4）收集国内外同类型采煤机的技术文献和图纸资料，注意了解新技术在同类设备上的应用情况；（5）对于新采用的工艺和结构，必须先经科学实验，通过实验取得足够的数据后，才能应用与设计。2.1.2 方案拟订在调查研究和科学实验的基础上，通常可以拟订出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、电器系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济效果分析等。在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状，尺寸和材料性能，使之成为零件的过程，叫做机械加工工艺过程。设计时，工艺方案的拟定是否合理，对生产效率和产品质量有着极大的影响。制定工艺方案时，应首先分析生产类型。生产类型是衡量生产规模的标志。生产类型不同，生产组织，生产管理，车间布置以及毛坯、设备、工具、加工方法和工人熟练程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生产下，每个工序任务比较稳定，因此，有条件采用高效率专用机床和工夹具，劳动效率可大大提高，产品成本也可降低。但产量小的情况下，如果仍使用高效率的专用机床和工夹具，由于加工对象经常改变，势必造成机床调整的复杂化，降低机床利用率，提高加工成本。所以制定的工艺过程应与生产类型相适应，以取得合理的经济效果。由设计要求，可知设备生产类型是中批生产，因此可以由此来进行方案的拟订。2.1.3 工作图设计首先，绘制采煤机总图和各部件装配图，确定其结构；其次，绘制采煤机的全部零件图；然后，整理采煤机有关部件与主要零件的设计计算说明书，编制各类零件明细表，编写采煤机说明书等技术文件；最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。 2.1.4 样机试制和鉴定对样机要进行试制和鉴定，合格后再进行小批试制以考验工艺。在试制、试验和鉴定的过程中，根据暴露出来的问题，对图纸进行修改，直到产品达到使用要求为止。这时，设计工作就基本完成了。2.2 采煤机的总体结构设计2.2.1 采煤机的使用条件采煤机的结构取决于：（1）矿山地质条件的多样性。这表现在煤层厚度的变化(从0.5至5米)，煤层倾角的变化(从0至90)，煤质坚硬度的变化(从50至350公斤力厘米)，围岩稳定性和煤层中夹石坚硬度的变化；（2）采煤机的工作位置不固定。它在工作过程中要经常沿工作面移动，并需周期地横向移动；（3）需与其它机械配合工作。因而它们需互相协调；（4）在井下使用。其工作环境具有瓦斯和煤尘爆炸危险，离开起重和运输设备很远，也远离修配车间，因而不能就地进行金属加工或焊接作业，给维修机器带来困难，并使维修质量降低。本机适用于采高1.53m，倾角的中厚煤层综采或高档普采工作面，截深7001000mm，生产能力8001200t/h。要求顶板中等稳定，底板起伏不大，不过于松软，煤质硬或中硬，也能截割一定的矸石夹层。该采煤机的电气设备符合矿用防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中使用。可与相应的液压支架、运输机配套，实现综合机械化采煤或放顶煤综采，亦可用于可弯曲刮板运输机、单体液压支架、长钢梁或金属铰接梁配套实现“新高档普采”。2.2.2 工作机构型式选择工作机构型式是设计采煤机必须解决的重要问题。对浅截式采煤机工作机构的基本要求是：减少小块煤量，增多大块煤量，以改善采获煤的块度；改善截割工况，提高工作机构效率和改善装运碎落煤炭的条件，以降低采煤比能耗，工作机构装上工作面输送机的碎落煤炭要尽可能地多；不论在工作面长度方向或煤层厚度方向，回采的范围应尽可能大。下面讨论现代采煤机所用工作机构的优点和缺点：带水平转轴的鼓形滚筒 其特点为：截割整个工作面表面，用截齿截下月牙形切屑，碎落煤炭由下向上从工作空间运出并落到特殊的装煤装置上，再在重力作用下沿着装煤装置的斜面装到工作面输送机上。这种工作机构在煤层平面和横向的运动方向都能很好控制(当端部装有截齿时)，在大范围内调节采高比较容易(有几个滚筒时)，可以随意改变截深，结构比较简单，其减速器较简单而可靠。但鼓形滚筒也有重大的缺点。首先是由于截割速度较高和切屑断面积较小(因为切屑是月牙形的)，工作机构的不完善系数较大，煤炭的运输路程较长和鼓形滚筒运煤能力低，故煤炭破碎得厉害。要配备特殊的装煤装置也是它的缺点。此外，鼓形滚筒的最小直径为111米，此值与鼓形滚筒和装煤犁的装煤能力有关。减小鼓形滚筒的直径，就使煤炭循环程度和装煤犁上堆积的煤炭猛增，而导致滚筒堵塞。螺旋滚筒 螺旋滚筒的落煤条件与鼓形滚筒并无区别，但是从工作空间运出碎落煤炭和把它装进工作面输送机的条件却大大改善了，因为碎落煤炭是沿着螺旋滚筒轴直接流向输送机的，这就缩短了运煤路程，降低了循环程度，并可用较简单的装置把煤炭很容易地装进输送机。因而可减少煤在装运过程中的破碎。此外，螺旋滚筒不要求高的截割速度，因而可以增大切屑断面积，改善采获煤的块度。这种工作机构的重大优点是既可沿工作面移动，又可横向移动(在装端面截齿时)，所以可以轻易地切入煤层。螺旋滚筒的缺点是：小直径螺旋滚筒的运煤能力有限，运煤能力接近正比于滚筒直径的平方，但不受螺旋滚筒长度变化的影响；螺旋滚筒不能倒转，这有时使往工作面输送机装煤的条件恶化。带垂直转轴的鼓形滚筒 与前面讨论的一样，沿整个工作面表面截割煤层，且不完善系数大。但是，它们通常是可以倒转的，因而可使截割力的方向保持指向工作面自由表面的一侧，以改善把顶部煤碎落下来和装上工作面输进机的条件。这种工作机构的另一优点是可以沿层理截割(这使截割力减小一些)，且可用一个这种鼓形滚筒截割全部采高。其缺点为：装出煤层底部煤炭的条件极差，加以月牙形切屑断面和不完善系数大，致使煤炭过度粉碎；要适应底板和顶板的起伏，操纵很麻烦；均匀调节采高范围小，滚筒必须能正反转，这使工作机构结构复杂化。截冠 和前面几种不同，它是先在煤层中截出深而窄的截缝，再把截缝间的煤柱挤碎，因而降低了工作机构不完善系数。加以切屑形状较为合理和向工作面输送机装煤的条件好，可以改善采获煤的块度。这种工作机构的缺点是：截冠在煤层中的运动方向不易控制，特别是高速牵引工作时更困难，故在起伏不平的煤层中难于使用；为了刷齐工作面和调节采高，必须附设其它型式的工作机构，这就使采煤机的结构复杂起来，改变截深很麻烦。截冠的严重缺点是，截深要随着截冠直径的减小而减小，因而用在薄煤层中难于保持它的长处。截盘 截盘主要应用于深截式采煤机上。在现代浅截式采煤机上，它们有时用作超前截割以削弱煤体和用作刷齐工作面的辅助工作机构。这种工作机构的效率特别低，比能耗极高，被它破碎的煤6070是(06毫米级的)粉煤。它们的优点是，结构较简单，且可开出长而窄的截缝，这种截缝是用其它工作机构开不出的。在现代采煤机上，很少用截盘；带水平轴的鼓形滚筒也几乎全部被螺旋滚筒替代了。通常，采煤机要组合使用上面讨论的各种工作机构，而以将煤层主要部分的煤炭碎落下来和装上工作面输送机的那种工作机构来命名。从能获得最大截深出发来确定某种工作机构的较佳使用范围，这个截深对于具体矿山地质条件和所用综采设备来说是可能的。在其他条件一样而驱动功率还有富裕时，加大截深可以提高每截一刀的产量，和减少主要生产工序的劳动消耗量。应该注意到，浅截深采煤时，加大截深通常是有效果的。浅截深采煤首先是指采煤的工艺方法，靠近煤壁的空间的顶板必须无支柱支护，工作面输送机要整体移置，采煤、顶板管理和移置输送机等工序应尽可能地平行作业。只有在这些条件下，浅截深采煤才能达到应有的经济效果。减小截深并不是目的，而是浅截式采煤工艺方法的保证手段。应该注意，开采薄煤层时减少截深的效果特别不好，因为不利的工作条件限制了采煤机牵引速度的提高(生产率的提高)。在这样的煤层中，采用单体支架的机组设备的截深不得小于0.63米，否则会妨碍人员在工作面上的正常通行。因此，0810米厚煤层用的浅截式采煤机，截深不宜小于08米；0918米厚煤层用的浅截式采煤机截深不宜小于0.63米；只有当煤层更厚时，采煤机的截深才可减小到0.5米，但在这种情况下也是0.63米的截深较好。考虑到这些要求和各种工作机构的特点，可以认为，开采厚度小于08米的煤层时，带垂直转轴的鼓形滚筒采煤机效果最好。在这样的薄煤层中不宜采用螺旋滚筒采煤机，因为小直径螺旋滚筒的装煤能力差，限制采煤机的最大牵引速度只有23米分(按ROCTll98673应达10米分)。在这种条件下采用截冠采煤机也不大合适，因为需要用两个以上截冠才能得到较大的截深。而这将造成往工作面输送机装煤的困难，其结果则是加大工作机构不完善系数和使采获煤的块度变差。在这种条件下，截冠采出的煤的块度很难会比鼓形滚筒采出的煤块度好。截冠采煤机也比鼓形滚筒采煤机和螺旋滚筒采煤机复杂而昂贵。煤层厚度为0815米时，采煤工序机械化较为容易。在这种条件下，前面讨论的各种工作机构都可采用，但应注意：对于起伏小的硬煤煤层，和对采获煤的块度要求较高时，宜采用截冠采煤机，这种采煤机可以保证高的生产率和好的采获煤块度。在节理明显、与顶底板接触面清楚以及矿山压力引起强烈压张现象的煤层中，最好采用带垂直鼓形滚筒的采煤机。在此，它们可以保证高的生产率和较好的采获煤块度。在总体布置得当时，还可实现无缺口采煤。在类似的条件下，以及在对煤的块度没有特殊要求、起伏大和在工作面范围内厚度变化大的煤层中，在瓦斯涌出量大(要限制爆破)的煤层中，采用自切进刀的螺旋滚筒采煤机效果最好，它不要求准备好缺口就能进行采煤。这类采煤机较适用于开采中厚煤层和厚煤层。在这种情况下，因截割工作面不完全和工作机构不完善系数降低采获煤的块度可能加大。垂直鼓形滚筒采煤机不大适用于这种煤层，因为可能从工作面上掉下大块煤炭。此外，这种采煤机工作时的稳定性较差。在这种条件下采用截冠采煤机也未必合适。截冠采煤机的极限采高约为1820米。在这种采高下，它只可用于开采极硬煤和韧性煤，并能保证相当高的生产率和好的块度。综合上述各工作机构型式优缺点，本机采用螺旋滚筒式。下面讨论一下螺旋滚筒采煤机工作机构的典型布置情况。1）单螺旋滚筒采煤机 这种采煤机是不对称布置的，骑在工作面输送机的溜槽上工作。螺旋滚筒固定布置在采煤机的一端。用更换不同直径的螺旋滚筒的方法调节采高，而用升、降或向一侧倾斜采煤机机体的方法适应底板的起伏进行调向。这种采煤机是单向工作的，但是利用可以翻转的扫煤装置，也可进行双向采煤。这种采煤机的优点是，长度短，结构最为简单。主要的缺点是，不能均匀地调节采高和不能开采整个工作面。使用范围比较小。2）单摇臂螺旋滚筒采煤机 通常这种采煤机是双向采煤的。螺旋滚筒可以停在不同的高度上。正行程采顶部煤，反行程采底部煤。采煤机骑在工作面输送机溜槽上。采煤机结构简单。主要缺点是，不能同时开采煤层的整个厚度，且至少要开一个缺口。使用有限。3）不对称布置的双螺旋滚筒采煤机 这种采煤机骑在工作面输送机溜槽上。装在摇臂上的上螺旋滚筒和下螺旋滚筒在采煤机的同一侧，既可调节采高，又可采煤的全高。可以双向采煤，但下螺旋滚筒超前工作时，装出上螺旋滚筒碎落的煤有困难。这种采煤机相当简单，获得了广泛的应用，但基本采用K52(苏联)，KSVA一60(捷克)，KWB一4(波兰)等采煤机的老结构。不开缺口不能回采整个工作面。4）对称布置的双螺旋滚筒采煤机 这种采煤机骑在工作面输送机溜槽上。工作机构是装在采煤机两端摇臂上的螺旋滚筒，可以双向采煤，并在每次行程中能采煤层的全高。没有缺口可以回采整个工作面。但要多次移动采煤机才能开采工作面的两端，故在自切进刀区内形成相当长的无支护顶板。5）不对称布置的双螺旋滚筒采煤机 和前一类型采煤机不同的地方是，两个螺旋滚筒集中布置在采煤机一端，以缩短自开缺口区内无支护顶板的长度。其重要的缺点是要在工作面的一端准备缺口。未获广泛应用。6）三螺旋滚筒采煤机 这种采煤机对称布置并骑在工作面输送机溜槽上。工作机构是装在两端的固定下螺旋滚筒和装在采煤机中部摇臂上的上螺旋滚筒。故每次行程均能采煤层的全高。用升、降或倾斜采煤机机体的方法适应底板的起伏进行调向。可以回采全部工作面的底部煤，但在工作面两端要残留采不出的顶部煤。可以自切进刀，无支护顶板的长度也最短，必要时可开出阶梯状工作面，以减少矿山压力引起的煤的压张。缺点是人员难于到达两个下螺旋滚筒之间的空间。这类采煤机，如K58(苏联)，未获推广应用。7）对称布置的四螺旋滚筒采煤机 它是上述第3类采煤机的双份，采煤机两端各有两个螺旋滚筒。可以回采整个工作面，自切进刀的工序少，无支护空间也最小。缺点是滚筒之间的空间人员难于到达，且结构复杂。上面讨论了一些典型的情况。现代采煤机的发展趋势是研制工作机构较复杂的采煤机，使之能在各种矿山地质条件下使用。如前所述，可调高的螺旋滚筒是用得最广泛的工作机构。悬挂螺旋滚筒的方法有两种：采用位于机体侧面的窄摇臂和采用作为机体延伸部分的宽摇臂。每种方法各有优点和缺点，设计时应加考虑。第一种方法的优点是，可以把工作机构安排在机体的任何部位，并且摇臂位于工作面输送机中煤流运动的范围之外，因而摇臂可以降得较低。但是机体和摇臂的总宽度却较大，摇臂悬挂在机体上的条件较差(因其支承跨度较小)，摇臂壳体的断面积和刚度较小。另外，在摇臂内进行减速也比较复杂。利用宽摇臂可以消除上述这些缺点。但当摇臂处于低的位置时，煤顺着输送机通过的条件(过煤的条件)比较差。因此，在薄煤层和极薄煤层采煤机上不可能采用宽摇臂，工作机构只能安排在机体的边上。由上述可见，中厚煤层采煤机采用大直径螺旋滚筒，滚筒布置在采煤机两端，窄摇臂和宽摇臂都可以采用。本机采用对称布置的双螺旋滚筒工作机构型式。2.2.3 牵引机构型式采煤机牵引部是整台采煤机中的主要部件，是最重要和复杂的部分。目前我国使用的双滚筒采煤机，多采用圆环链牵引方式。但是，随着综合机械化采煤的发展，要求采煤机具有大功率、大牵引力和较高的牵引速度，故采用链牵引方式已不能适应生产需要。而且，链牵引本身也存在断链、卡链和反链敲缸、速度脉动等一些缺点，从安全考虑，链牵引方式有一定的危险性，因此，各国都存研究新型的、较为安全的无链牵引方式。无链牵引具有以下优点：（1）采煤机移动平稳，振动小，降低了故障率，延长了机器使用寿命。（2）可采用多级牵引，使牵引力提高到400600kN，实现在大倾角条件下工作。（3）可实现工作面多台采煤机同时工作，提高了产量。（4）消除了断链事故，增大了安全性。无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链，以采煤机牵引部的驱动齿轮经中间齿轨与铺设在输送机槽帮上的齿轨相啮合，从而使采煤机沿工作面移动。无链牵引的结构形式很多，主要有齿轮销轨型、滚轮齿轨型、链轮链轨型、复合齿轮齿条型4种。本机考虑以上因素，并根据设计需要，采用齿轮销轨型无链牵引方式。牵引部的传动装置将采煤机电动机动力传到主动链轮或驱动轮并实现高速。现有的牵引部传动装置按传动形式可分为3类：机械牵引、液压牵引和电牵引，标志着牵引技术发展的三个阶段。机械牵引是指全部采用机械传动装置的牵引，其特点是工作可靠，采煤机在早期采用的是这种牵引方式，但由于不能做到无级调速，缺乏可靠的过载保护装置，且结构复杂，因此被液压牵引替代。液压牵引可以实现无级调速，变速、换向和停机等操作比较方便，保护系统完善，并且能随负载变化自动地调节牵引速度。但液压元件加工精度高，对油质要求严，结构比较复杂，处理故障困难。因而从长远来看，液压牵引有被电气牵引取代的趋势。电气牵引结构简单，操作容易，维修方便，能节省大量的液压油，故已成为采煤机牵引技术的发展方向。但必须有监护和保护装置防止电机和可控整流装置在过流、过热、超速、失步等状态下运行而损坏；另外，还要注意井下防爆的问题。就本设计来说，综合考虑以上三种传动方式，本采煤机设计采用液压牵引传动方式。2.2.4 采煤机的总体布置选定工作机构的型式后，即可着手采煤机整体布置的设计。这里要确定采煤机的外形和轮廓尺寸，确定工作机构、减速器、电动机和其它部件的数量，它们在采煤机中的布局和联系，并在所定决定性尺寸基础上确定采煤机和工作面输送机及机械化支架的结构联系。采煤机总体布置是最复杂的设计过程。这里需要考虑许多不同程度影响总体布置的因素。其中首先是采煤机的用途、一定的技术经济要求、煤层的厚度和倾角、采煤机生产率(驱动功率)和工作机构型式等。在进行总体布置的同时，还要拟定采煤机的传动系统。采煤机的总体布置有两种基本类型。对称布置的采煤机对称于其横轴，其工作机构的型式是单一的，或者均布于两端，或者布置于中部；不对称布置采煤机两端工作机构的型式不同，或者集中布置于一端（如图2-1）。与不对称布置的采煤机不同，对称布置的采煤机双向采煤的工作情况相同，且改变工作面方向时不必改装。对称布置时，可能不开缺口而回采整个工作面。不对称布置时，一般至少要开一个缺口才能回采整个工作面。双滚筒采煤机的两个滚筒通常分别布置在两头，虽也有两个滚筒同时布置在一头或中间的，或者一个在中间，另一个在一头的，但总的来说是优点少缺点多，所以本机采用的是分别布置在两头的方式。图2-1 双滚筒布置方式如上所述，总体布置首先是由采煤机的用途决定的。采煤机要开采何种煤层，这一点影响着采煤机的形状和尺寸。采煤机的高度和长度随功率变化很大，而其宽度随功率变化则最小。采煤机的形状随煤层倾角而变化。正确的骑座方式和保证机器工作的稳定性具有重要的意义。骑在工作面输送机上(即使是部分骑座)，并以它为煤层平面和横向平面内的导向，是最好的方法。有时采用稳定支座来保证采煤机工作的稳定，但若煤层厚度容许，还是完全骑座在输送机上较好。总体布置还在很大程度上与工作机构的装煤条件有关。应使采煤机机体尽可能远离工作机构，不要妨碍装煤。为此目的，常把工作机构布置在机体的两端。当工作机构布置在采煤机中部时，要在机体上开一个特殊的凹口，这将改变采煤机的形状和长度。为使采煤机能够多装走煤炭，要在工作机构后面设置扫煤装置，而这也会改变采煤机的形状和长度。总体布置时还要考虑电动机的位置。应该考虑到电动机经常要出毛病，换电动机不应发生困难。此外，采煤机工作时要受很大的载荷，可能引起电动机壳体产生不容许的变形以致损坏。因此，电动机悬臂布置是最合适的。但这样布置会使采煤机的传动系统和结构复杂些，这是总体布置时应该考虑的。为了更有效的灭尘，现代中厚煤层和厚煤层采煤机装有吸尘器，这也是总体布置应该考虑的。在此，吸尘器的正确安装位置很重要。若煤尘尚未扩散开来就被吸走，则同样功率的吸尘器，吸尘效率就可以提高。还应考虑工作面上矿井通风气流的流向。吸尘管应该装在工作机构后面，顺气流流向，尽量靠近工作机构的地方。牵引机构的布局也影响总体布置。不对称布置采煤机的牵引机构，通常设在和工作机构相对的一端，以简化机器结构。对称布置采煤机的牵引机构常在采煤机中部，并有传动工作机构的通轴通过其中。截齿是采煤机上更换最频繁的一种零件。因此，采煤机结构应保证便于检查和更换截齿。总的来说，对于中厚煤层，采煤机总体的布置原则可归纳如下：采煤机的总体布置应符合适用、可靠和经济等基本原则。即必须适合特定的煤层地质条件，结构要坚固耐用。运转要经济可靠。一般说来，煤层厚度决定采煤机的外型尺寸，倾角决定采煤机的类型。1)由于采高大，易出现片帮、冒顶。为了预防和减少片帮的危害，可采取如下措施：(1)提高牵引速度，减少截深。这样可以缩短顶板悬露时间，减少顶板悬露面积，也就相对地减少顶板下沉量，降低顶板压力，从而减少片帮和冒顶的危害。(2)在自移支架上增设防片帮的护帮装置。(3)利用采煤机的调斜位置将煤壁截割成约向里倾斜10，以减少煤壁的片帮。2)厚煤层一次采全高，片帮和冒顶后，必须做好大块煤的破碎以及片帮浮煤的清扫工作。为此要求：增大过煤空间，在采煤机靠上风巷端增设大块煤破碎装置；采用刨式梭装机和输送机铲煤板相配合，清扫片帮煤和采煤机采后的浮煤。3)厚煤层采煤机由于采高大、产量大，所以采煤机的功率一般在300400kw之间，有的甚至比此值还要大。4)倾斜、急倾斜滚筒式采煤机是骑在支架底梁的导轨上工作的。采煤机工作时沿导轨移动，并依靠装在底梁上的导向管导向。这种采煤机必须配备防滑绞车。2.2.5 驱动方式采煤机可能达到的生产率是其技术水平高低的主要指标。它要取决于有效驱动功率，工作机构的完善程度，传动减速器的效率和除工作机构以外其它部分消耗的功率等。最简单的办法是用下式计算： Q=60HBv (2-1)式中 Q理论生产率，t/h； H工作面平均高度，m； B截深，m； v采煤机割煤时的最大牵引速度，m/min； 煤的实体密度，1.31.4t/m,一般取1.35 t/m。在苏联的近代技术文献中，常用每分钟吨数表示生产率。但这是表示采煤机的理论可能性，而不是它实际保证的生产率，因为计算小时生产率必须考虑工作过程中不可避免的由技术原因引起的停顿和间歇。采煤机有许多附属机构(吸尘器，水泵，牵引机构等)，它们或者由公用电动机驱动，或者由单独的电动机驱动。两种驱动方法各有优点和缺点，所以，在确定驱动方式时应考虑以下情况：由公用电动机驱动辅助机构，通常采煤机的结构