采掘机械23.doc

1. 机械化采煤的类型及其工作方式 长壁工作面的采煤过程主要有落煤、装煤、运煤和顶板支护及管理四大工序。按照这些工序的机械化程度不同，目前有：普通机械化采煤即普采、高档普采和综合机械化采煤即综采三种机械化采煤类型。 普通机械化采煤是用单滚筒采煤机或刨煤机的截齿落煤，然后装入输送机，再由输送机将煤炭运出工作面，工作面采用金属摩擦支柱和金属铰接顶梁来支护和管理；高档普通机械化采煤是用功率较大的采煤机或刨煤机落煤、装煤，用运输量和功率较大的输送机运煤，顶板支护和管理采用单体液压支柱和金属铰接顶梁。综合机械化采煤是采用大功率双滚筒采煤机或刨煤机落煤、装煤，重型可弯曲输送机运煤，自移式液压支架支护管理顶板和推移输送机，使采煤工作面的落、装、运、支各工序全部实现了机械化。（1） 普通机械化采煤工作面采煤机械的设备配套如图3-1 (a) 所示。 单滚筒采煤机骑在溜子上，以溜槽为导向沿工作面倾斜向上移动。工作面裸露出的岩石顶板，用金属支柱和金属顶梁支护。采煤机采顶部煤后，再返回下行，采底板上的下部余煤，同时把煤装入输送机。然后用千斤顶把溜子推移至新的煤壁，在顶梁下增加支柱，溜子推移距离等于采煤机截入煤层的深度，称为步距，一般为0.61.0米。采空区不需要支护的地方，将金属支柱和顶梁拆除回收，让顶板岩石冒落下来，这称为回柱放顶。沿工作面全长采完一长条煤带，称为采完一刀。采煤机由工作面下端向上工作又返回到下端，移至新的起点位置，这一工作过程称为一个工作循环。普采工作面也可采用双滚筒采煤机，工作面上下两端缺口是人工开出的。（2）综合机械化采煤工作面采煤机械的设备配套如图3-1 (b) 所示。 双滚筒采煤机完成落煤和把煤装入可弯曲刮板输送机，运到下顺槽转载机上，由转载机将煤装到顺槽可伸缩的胶带输送机上，即运到采区煤仓内。随着工作面的推进，可伸缩胶带输送机可由推进装置进行整体移动。工作面的支护机械是一种可自移的液压支架，沿工作面全长排列，支护着顶板，随着采煤机后面，液压支架一架一架前移，以支护裸露出的顶板，支架后的顶板则让其垮落。由液压支架内的千斤顶，将工作面输送机推近新的煤壁，液压支架所需高压液体，由安置在下顺槽内的液压泵站供给。端头支架是支护工作面两端的顶板，锚固支架是锚固工作面输送机的机头或机尾，以防止输送机下滑，绞车和单轨吊车是运送材料和设备用的。 综采可以提高工效，改善劳动条件和作业安全，有利于实现矿井集中化生产，简化生产系统，提高综合经济效益。但综采工作面的初期投资较大。2.双滚筒采煤机的组成主要由电动机、截割部、行走部和辅助装置等组成。双滚筒采煤机有两种工作方式：骑溜槽；爬底板。电动机是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和行走部。行走部通过其主动链轮与固定在工作面刮板输送机两端的牵引链相啮合，使采煤机沿工作面移动，属于采煤机的行走机构。左右截割部固定在减速箱，将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂内的齿轮，驱动滚筒旋转。滚筒是采煤机的落煤和装煤机构，滚筒上焊有端盘和螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截割下的煤装到刮板输送机上。为提高装煤效果滚筒一侧装有弧形挡煤板，可以根据不同的采煤方向旋转180度。底托架是固定和承托整个采煤机的底架，通过其下部的四个滑靴将采煤机骑在刮板机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高油缸可使摇臂及其滚筒升降，以调节采煤机的截割高度。调斜液压缸用于调整采煤机纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电气控制箱内装有各种电控元件，用于采煤机调速控制，各种保护和故障诊断的控制、状态显示、报警等。此外，为降低电动机和减速器以及摇臂的温度，并提供内外喷雾降尘用水，采煤机还设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内。采煤机装设滚筒自动调高系统利用煤岩界面传感器或记忆顶底板变化的计算机程序来自动调高，以保证顶底板变化和滚筒高度变化的一致性。采煤机装设位置显示器可以用于采煤机及液压支架联控系统，要保持合理的步距。3.采煤机的截割机构 对截割机构的基本要求：生产率高，效率高，比能耗低，工作过程中产生的煤尘少，采出的煤炭块度既便于运输又符合规定的筛分组成，截割机构的位置容易调整，工作过程和调整过程可以自动化，在整个工作面内落煤和装煤不要人力或其他辅助装置，结构简单可靠，便于制造、检查，截割刀具固定可靠且更换方便，整个工作面机构便于维护和拆装等。 采煤机的截割机构有：水平螺旋滚筒、水平或鼓形滚筒、刨头、钻削头、截链、破碎盘及其组合形式。3.滚筒布置长壁回采工作面使用的采煤机，多用水平螺旋滚筒，通常采用双滚筒。在滚筒采煤机发展的初期，主要采用单滚筒。开采薄煤层时，为了缩短采煤机长度和避免采用直径过小的滚筒，或在产量低的普采工作面，都可以采用单滚筒采煤机。当开采煤层较厚时，由于滚筒直径不能过大，单滚筒采煤机要往返两个行程才能推进一个截深，所以采用双滚筒采煤机就可一次采全高，把工作面推进一个截深，并且对煤层厚度的变化和顶、底板的起伏适应性也好。双滚筒采煤机两个滚筒可以对称布置在机身两端也可不对称布置在机身一端。滚筒不对称布置的采煤机工作时滚筒一般位于机身下端的原因：工作面输送机一般向工作面下方运煤，滚筒在机身下端就不必经机身下面运煤，有利于降低机身高度；有利于缩短工作面下端缺口的长度，提高生产安全性；采煤机的工作稳定性较好；当工作面倾角较大时，可在采煤机上端加挂防滑钢丝绳。组装单滚筒采煤机或不对称布置的双滚筒采煤机时，要注意采煤机在左右工作面使用，调整好某些零件的安装位置，以保持滚筒能够安装在机身下端。组装对称布置的双滚筒采煤机时，则不存在此问题。对称布置的双滚筒采煤机，如果具有横向切入煤壁的能力，只要采取扩大采煤机行程的措施，就可以缩短甚至取消工作面切口。滚筒布置在机身一侧的采煤机，即使具有横向切入煤壁的能力，也需要在工作面上端开较长的切口。可见，滚筒布置在机身两端的采煤机优点较多，因此获得广泛应用。但滚筒布置在机身一端的采煤机，结构比较简单，机身较短，对顶、底板的起伏适应性好，操作比较方便，是适用于开采薄煤层的机型。4.调斜调高 为了适应煤层厚度的变化，在煤层高度范围内上下调整滚筒位置称为调高。为了使下滚筒能适应底板沿煤层走向的起伏不平，使采煤机机身绕纵轴摆动称为调斜。通过调斜和调高来调整滚筒的位置，以适应煤层厚度变化和顶、底板起伏，既不丢弃过厚的顶煤或底煤，又不截割顶、底板的岩石，还可以避免滚筒截割到输送机的铲煤板或液压支架的顶梁。调斜通常用底托架下靠采空侧的两个支承滑靴上的油缸来实现。采煤机的调高有摇臂调高和机身调高两种类型，它们都是靠调高液压缸(千斤顶)来实现的。用摇臂调高时，大多数调高千斤顶装在采煤机底托架内，通过小摇臂与摇臂轴使摇臂升降；也有将调高千斤顶放在端部或截煤部固定减速箱内的等。用机身调高时，摇臂千斤顶有安装在机身上部的也有装在机身下面的。5.牵引方式按行走机构的形式分为：(1) 钢丝绳牵引行走部；(2) 锚链牵引行走部；(3) 无链牵引行走部。 钢丝绳牵引行走部采用钢丝绳摩擦滚筒行走机构。由钢丝绳、摩擦筒卷、导向轮和拉紧装置组成。钢丝绳两端通过拉紧装置分别悬挂在工作面两端，依靠钢丝绳和摩擦卷筒间产生摩擦力矩，实现传动和牵引。 锚链牵引行走部采用牵引链轮行走机构。根据行走部在采煤机总体结构布置的方式不同，又可分为内牵引行走部和外牵引行走部。内牵引行走部指行走驱动装置和驱动轮布置在滚筒采煤机上的行走机构，牵引链两端通过紧链装置分别悬挂在工作面输送机的机头架和机尾架上，并与主动链轮相啮合，主动链轮转动使滚筒采煤机沿着牵引链移动；外牵引行走部指行走驱动装置和驱动轮与采煤机分离，布置在工作面两端的行走机构。牵引链的两端分别固定在滚筒采煤机的左右两端以形成封闭的环形链，并与工作面两端主链轮相啮合，随链轮旋转，使采煤机沿工作面往返牵引。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轮或再经中间轮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。无链牵引的结构型式很多，主要有：销轨式、齿轨式和链轨式。 无链牵引的优点： (1) 取消了工作面的牵引链，消除了断链事故和链子跳动伤人的事故，工作安全可靠；(2) 在同一工作面可实现工作面多台采煤机同时工作，降低成本，提高工作效率；（3）牵引速度的脉动比链牵引小得多，使采煤机运行较平稳（4）牵引力大，能适应大功率采煤机和高产高效的需要(5) 取消了链牵引的张紧装置，使工作面的切口缩短，对底板起伏、工作面弯曲、煤层不规则等的适应性增强； （6）适应采煤机在大倾角条件下工作，利用制动器还可使采煤机的防滑问题得到解决。（7）降低了运转噪音，有利于改善工作面的劳动条件。按行走驱动装置的调速方式可分为：机械牵引、液压牵引和电牵引。1)机械牵引是指全部采用机械传动装置的牵引部，具有纯机械传动装置的牵引部简称机械牵引。其特点是工作可靠，但只能有级调速，且传动结构复杂，目前已不采用。 2)液压牵引是利用液压传动来驱动的牵引部。液压牵引部具有无级调速特性，且换向、停止、过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，变速、换向和停机等操作比较方便，保护系统比较完善，并且能随负载变化自动地调节牵引速度。因而获得广泛应用。其缺点是制造精度高，效率低，油液易泄露、污染，零部件易损坏，维修困难，使用费用高，效率和可靠性较低。3)电牵引是指直接对电动机调速以获得不同牵引速度的牵引部。 电牵引采煤机的优点是: 具有良好的牵引特性。牵引力大，牵引速度高 可用于大倾角煤层。运行可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。 反应灵敏，动态特性好。电子控制系统能将多种信号快速传递到调节器中，以便及时调整各参数，防止机器超载运行 机械传动效率高效率高，效率可达0.9；而液压牵引由于能量转换、泄漏损失、机械摩擦损失等因素，效率只有0. 650.7。 机械传动和结构较简单，尺寸小，重量轻。 有完善的检测和显示系统，易于实现微机自动控制。 6.采煤机辅助装置 采煤机的辅助装置包括调高调斜装置、底托架、喷雾系统、拖缆装置、破碎装置、弧形挡板、张紧装置、防滑装置和辅助液压装置等。 底托架 是滚筒采煤机机身和工作面输送机相联接的组件，由托架、导向滑靴、支撑滑靴等组成。电动机、截割部和行走部组装成整体固定在托架上，通过其下部的四个滑靴骑在工作面输送机上，并沿输送机滑行。靠采空区侧的两个滑靴称导向滑靴，套装在工作面输送机中部槽的导轨或无链牵引的行走轨上，防止采煤机运行时落道。靠采空区侧的滑靴称支撑滑靴用以支撑采煤机，亦起导向作用，有滑动式和滚轮式两种。 防滑装置 作用于煤层倾角大于采煤机自滑坡度的工作面。在行走机构意外损坏或采煤机停车又无制动保护的情况下，为防止采煤机失速下滑而造成人身或设备重大事故所必须采取的安全保护措施。防滑装置有插棍式、抱轨式、安全绞车式、制动器式。无链牵引采煤机： 由于工作过程中，滚轮始终与齿条或齿轨啮合，且牵引部液压马达设有制动装置，采煤机不会自动下滑，具有很好的防滑效果。链牵引采煤机在工作面倾角15度以上时应配备安全绞车防滑。安全绞车是防止采煤机因电源忽然被切断或行走机构意外损伤而失控下滑的专用绞车，能与采煤机的牵引速度自动保持同步，且使安全钢丝绳始终处于张紧状态。7.开切口刮板机的电动机和减速器装在机头槽上，因而机头槽比中部溜槽高，加之滚筒不对称布置和其他结构限制，因而采煤机滚筒不能截割工作面的全部长度。因此需要开切口，开切口方法：1) 端部斜切法 利用采煤机在工作面约2530米范围内斜切进刀称为端部斜切法。 (1) 采煤机下行割煤时，前滚筒2割顶部煤，后滚筒1割底部煤，在离后滚筒1约10米处开始逐段移输送机；采煤机割到下顺槽处时，将前滚筒2逐渐下降，以割底部残留煤，同时将输送机移成蛇弯形。(2) 翻转挡煤板，将滚筒1升到顶部，然后开始上行斜切，斜切长度为20米左右，同时将输送机移直。(3) 翻转挡煤板，并将滚筒1下降割煤，同时将滚筒2上升，然后开始下行斜切，直到下顺槽。(4) 翻转挡煤板，并将滚筒位置上下对调，然后快速移过斜切长度开始上行正常割煤。随即移动下部输送机，直到上顺槽对又重复上述进刀过程。这种进刀方法工序复杂，适用于工作面较长，顶板较稳定的条件。 2) 中部斜切法 采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。 (1) 开始时工作面是直的，输送机在工作面中部弯曲(图a)；采煤机在下顺槽将滚筒2升起，待滚筒1割完残留煤后快速上行到工作面中部，装净上一刀留下的浮煤，并逐步使滚筒斜切入煤壁；然后转入正常割煤，直到上顺槽；再翻转挡煤板，将滚筒2下降割残留煤，同时将下部输送机移直，这时工作面是弯的，输送机是直的(图b)。(2) 将滚筒1升起，机器下行割掉残留煤后即快速移到中部，逐步使滚筒切入煤壁(图b虚线)，转而正常割煤，直到下顺槽；再翻转挡煤板，并将滚筒1下降，即完成了一次进刀；然后将上部输送机逐段前移成图c所示，即又恢复以工作面是直的，输送机是弯的位置。 (3) 将滚筒2上升，机器又快速移到工作面中部，又开始新的斜切进刀，重复上述过程。中部斜切法适用于工作面较短，煤片帮严重的煤层条件。 采用斜切开缺口时，采煤机在两端开缺口过程往返距离约30米左右(即两倍采煤机身长度与输送机弯曲段长度之和)。故辅助时间较长，有的几乎占循环时间的30%，且顶板悬露面积较大。但此法容易实现，不需另外增加装置，所以被广泛采用。3) 正切进刀法(钻入法) 钻入法是在工作面两端用千斤顶将输送机及其上面的采煤机滚筒推向煤壁，利用滚筒端盘面上的截齿钻入煤壁，以实现进刀。 (1) 当采煤机割到工作面一端后，放下上滚筒，返回割一个机身长的底部煤。 (2) 开动滚筒，并靠推移千斤顶将输送机连同采煤机强行推入煤壁。为便于钻入，在推溜同时将采煤机在1米距离内往复牵引，直到钻入 一个截深。 (3) 滚筒切入后，变换前后滚筒高度，割去端面残余煤，再转入正常割煤状态。 钻入法优点是工作面空顶面积小，切入时间短，适于顶板破碎的工作面采用，但要求输送机和采煤机能承受较大的横向推力，输送机、采煤机摇臂强度高，只适用于用有门式挡煤板或无挡煤板的采煤机，故很少采用。 8.喷雾灭尘 喷雾灭尘是用喷嘴把压力水高度扩散，使其雾化，形成将粉尘源与外界隔离的水幕。雾化水能拦截飞扬的粉尘而使其沉降，并能冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤层和防止截割火花等作用。 喷嘴装在滚筒叶片上，将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射，称为外喷雾，内喷雾时，喷嘴离截齿近，可以对着截齿前面喷射，把粉尘扑灭在刚刚生成还没有扩散阶段，降尘效果好，耗水量小。但供水管要通过滚筒轴和滚筒，需要可靠的回转密封，喷嘴容易堵塞和损坏。外喷雾的喷嘴离粉尘源较远，粉尘容易扩散，因而耗水量较大，但供水系统的密封和维护比较容易。9.采煤机选型的依据 采煤机是综采工作面最主要的生产设备，选型时，应首先考虑煤层赋存条件和对生产能力的要求，以及与液压支架和刮板输送机的匹配要求。 根据煤的坚硬度选型 采煤机适于开采坚固性系数f4的缓倾斜及急倾斜煤层。对f=1.82.5的中硬煤层，可采用中等功率的采煤机，对黏性煤以及f=2.54的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。 厚度选型 极薄煤层：煤层厚度小于0.8米只能采用爬底板式采煤机。 簿煤层：煤层厚度小于0.81.3米，可用骑溜式采煤机。 中厚煤层：煤层厚度为1.33.5m。根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率的或大功率的采煤机。 厚煤层：煤层厚度在3.5m以上。由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，可采用大采高采煤机一次采全高。分层开采时，采高应控制在2.53.5m范围内，以获得较好的效益，煤机可按中厚煤层条件并根据分层开采的特点选型。当采用厚煤层放顶煤综采工艺时，在长度大于60m的长壁放顶煤工作面，采煤机选型与一般长壁工作面相同。根据煤层倾角选型煤层按倾角分为近水平煤层(45)四类。骑溜槽或以溜子支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时还应考虑防滑问题，应优先选用无链牵引采煤机。 根据顶底板性质选型顶底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备的选择。不稳定顶板，控顶距应当尽量小，应选用窄机身采煤机和能超前支护的支架。底板松软时，应选用靠输送机支承和导向的滑行刨煤机、悬臂支承式爬底板采煤机、骑溜槽工作的滚筒式采煤机和对底板接触比压小的液压支架。 10.采煤机的基本参数 生产率 (1)理论生产率:在给定条件下，以最大参数连续运行时的生产率称为理论生产率，计算公式为：Qt=60HBvq 。 (2) 技术生产率：考虑根据循环图表而进行的铺助工作，如更换截齿、开切口、检查机器和排除故障所花费时间后的生产率称为技术生产率，它的计算式为：Q=Q1k1 k1 采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般 k1取0.50.7 (3) 实际生产率：实际使用中，考虑了工作中发生的所有类型的停机状况，如处理输送机和支架的故障、处理顶底板事故等。计算公式： Q2=k2Q k2采煤机在实际工作中的连续工作系数，一般 k2 0.60.65。 截割高度 采煤机工作时在工作面底板以上形成空间的高度称为截割高度。为保证采煤机正常工作，截割高度H范围为 Hmax=(0.90.95) Htmax Hmin=(0.90.95) Htmin 截深 采煤机滚筒切入煤壁的深度称为截深，它与滚筒宽度相适应。截深决定着工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产率的主要因素，也是与支护设备配套的一个重要参数。 截割速度 滚筒上截齿齿尖的切线速度称为截割速度。截割速度影响到每个截齿的切削深度、破落煤的块率、截齿的发热和磨损、粉尘的生成和飞扬、截割坚硬煤岩时的火花生成等。截割速度决定于滚筒直径和滚筒转速。 牵引速度 牵引速度就是采煤机沿工作面移动的速度，他与截割电动机的功率、牵引电动机功率、采煤机生产率的关系成正比。 牵引力 装机功率 包括截割电动机、牵引电动机、破碎机电动机等所有电动机功率的总和 P= Qt Hw 11、煤岩的物理性质 煤岩的物理性质主要包括密度、孔隙度、含水率、松散性、稳定性、导电性、传热性等。其中与采掘机械密切相关的性质有： 密度 单位体积煤岩在干燥状态下的质量。它在很大程度上反映了煤岩的机械强度。根据煤种类不同，如泥炭、烟煤、无烟煤以及褐煤等，其密度在1. 31.45t/m3范围内变化，计算时通常取1. 35 t/m3。 湿度 煤岩的湿度用其含水率表示。含水率是指在煤岩的缝隙中存留的水的质量与煤岩固体质量之比。松散性 表示煤岩被破碎后其容积增大的性能。破碎后与破碎前煤岩的容积之比称为煤岩的松散比(或松散系数)。稳定性 稳定性表示煤岩暴露出自由面以后，不致塌陷的性能。12. 煤岩的机械性质煤岩的机械性质指煤岩体受到机械施加的外力时所表现的性质,在破碎煤岩时，可借助于煤岩的机械性质选择对煤岩体作用力的形式、破岩工具的种类和形状等。煤岩的机械性质主要是强度、硬度、弹塑性与脆性、坚硬度、截割阻抗和磨蚀性等。强度 煤岩体在一定条件下受外力作用开始破坏时所具有的极限应力值称为煤岩的强度。煤岩为非均质材料，各向异性，其抗压、抗剪和抗拉强度分别用y、j和i表示)的关系：y：j：i=1：(0.10.4)：(0.030.1)。坚硬度 煤岩的坚硬度是指煤岩抵抗尖锐工具侵入的性能，它反映煤岩体在较小的局部面积上抵抗外力作用而不被破坏的能力，其大小取决于煤岩体的结构、组成颗粒的硬度、形状和排列方式等。接触强度 弹性、塑性、脆性 反映煤岩受外力作用与其变形之间的关系的性质。坚固性 是一种表示煤岩破碎难以程度的综合指标，它是煤岩抵抗拉压、剪切、弯曲和热力等作用的综合体现。截割阻抗 单位切屑厚度所对应的截割阻力称截割阻抗。磨砺性 刀具在截割过程中接触煤岩而被磨损，引起截割阻力和生产费用的增加，使采掘机械工作性能和开机率降低。煤岩磨损钢铁和硬质合金的烈度称为磨砺性。煤(岩)的磨砺性说明煤(岩)磨损金属的能力。破碎特性指数13.切削破岩机理 关于切削破落煤岩的过程，流行的机理学说主要有楔裂说、剪裂说、密实核说、断裂力学说和剪切变形说等。剪裂说 认为岩石的切削破落遵守库仑莫尔准则，只有前刃面接触岩石，刀刃垂直于切削方向，并假设无侧向剪裂和流动，破落面从开始按切削面成角方向向上发展到自由面。密实核说 是拉伸和剪切联合作用的切削破煤(岩)机理学说，截齿刀刃接触煤体时产生集中应力，当达到极限值时，煤岩体会被局部粉碎成粉末，形成处于体积压缩状态的核，称为密实核。密实核位于紧贴刀具前面的煤岩体内，使煤岩受到向自由表面作用的拉伸力。刀具继续向前移动，使密实核内的的压强逐渐增大。当达到一定程度时，小块崩落而使煤岩表面形成缺口。密实核中的少量粉末沿着刀具的前面高速喷出，使密实核的体积缩小，压强降低。刀具继续向前移动，密实核又重新发育，其体积和压强又逐渐增大，导致小块崩落。如此反复多次，崩落的块渐渐变大，最后沿着裂纹ED崩落大块,使密实核消失。对应的力学特性为以压应力对压实核起压碎作用，以剪应力产生裂缝，以拉应力扩大裂缝，直到块煤飞出，具有脆性破碎的特性。14.截齿类型 对截齿的要求是强度高、耐磨性好，几何形状合理，截割比能耗低，能适应较多的煤层条件，在齿座上安装可靠，易于拆装。根据截齿安装方法的不同，一般截齿可分为扁形截齿(径向齿)和镐形截齿(切向齿)两种。扁形截齿的刀体是沿滚筒的半径方向安装的，适用于截割各种硬度的煤，包括硬煤和粘性煤，适应性较好。由于齿身断面为一矩形，故又称矩形截齿。 镐形截齿的刀体安装方向接近于滚筒的切线，又称切向截齿。这种齿的齿尖象镐尖，为一锥形，故称为镐形截齿或锥形截齿。镐形截齿落煤时主要靠齿尖的尖劈作用楔入煤体而将煤碎落，故适用于脆性及裂隙多的煤层。15.截割阻力与截割深度、比能耗的关系 比能耗Hw与截割深度h的关系近似双曲线。当h增大时，被截割的体积增大，此足够大的体积包容了大量的裂缝，截割时易从应力弱的裂缝处破碎，使比能耗显著减小。如果截割下来的体积过小，截割次数必然增多，同时含裂缝的几率减少，消耗的能量相应增加。由试验可知，h 510 cm时， Hw趋于稳定，并具有最小值区间。由于比能耗决定着截割阻力及效率、煤尘、煤炭品级(粒度)，因此比能耗是最佳截割中的一个首要选择要素。切向镐形截齿的强度比径向扁形截齿好，特别在承受截煤过程中的侧向力方面，扁形径向截齿的强度很差，容易侧向弯曲变形，切向齿近似于沿滚筒切向安装，其截煤总阻力的作用方向是近于沿齿中心线将齿压紧在齿座上，因而对齿身的弯曲力矩小，齿的固定装置也较简单，而径向齿径向安装，截煤总阻力方向是近于垂直于截齿中心线，使截齿产生的弯曲应力较大。若安装不牢固，也容易由齿座内脱出。对比试验表明，切向镐形截齿的截割阻力小，块煤率、煤尘、截齿消耗量、硬质合金消耗里都有明显的改善。16.螺旋滚筒设计要求 (1) 低单位比能耗。在一定的装机功率下，块煤率越高，比能耗越低。 (2) 降低滚筒阻力矩幅值的变化量。滚筒的转矩变化系数不应超过3%5%，以保证采煤机的动负荷不致太大及其工作的稳定性。 (3) 提高可靠性。螺旋滚筒的可靠性与其参数、结构特点、制造质量、工况条件及开采的煤层性质有关。主要失效形式是齿座和叶片开焊、齿座磨损、叶片和端盘变形等。 (4) 应有自行切入的功能。螺旋滚筒的结构应能保证采煤机在工作面两端工作时能自行切入煤壁，且所受轴向力尽量小。 (5) 截齿应装拆方便，特别是当采煤机过断层截割较硬的煤岩时，截齿不易丢失。(6) 螺旋滚筒的落煤和装煤能力应协调一致，保证具有良好的装煤性能。17. 近年来出现的新型螺旋滚筒的基本特点如下： 滚筒强力化，以适应截割坚硬的煤和夹矸。 滚筒配备完善的除尘装置，提高降尘效率。 广泛采用棋盘式截齿配置，截割比能耗低，块煤率高，煤尘小，滚筒轴向力较小。 滚筒筒毂呈锥状扩散型，装煤时煤流更畅通，减少了装煤时的二次破碎;较筒毂为圆柱面的粉煤率降低15%左右。18. 螺旋滚筒的结构参数包括：滚筒直径、宽度(截深)和螺旋叶片参数等。 (1) 滚筒的三个直径 滚筒的三个直径，即滚筒直径D，螺旋叶片外缘直径Dy和筒毂Dg直径。其中滚筒直径是指滚筒上截齿齿尖的截割圆直径。筒毂直径越小，螺旋叶片的运煤空间越大，有利于装煤。筒毂直径越大，则滚筒内容纳碎煤的空间越小，碎煤在滚筒内循环和重复破碎的可能性越大。在满足轮毂安装轴承和传动齿轮的条件下，应保持叶片直径与轮毂直径适当的比例，通常与之比值为0.40.6。 (2) 滚筒宽度 滚筒宽度是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，也即采煤机的理论截深。滚筒宽度应等于或大于采煤机的截深。目前采煤机的截深从0.61.0米有多种，其中以0.6米用得最多。滚筒宽度一般为0.60.8米。对于较薄的煤层，为提高采煤机生产率，滚筒宽度可为0.81.0米；对于较厚的煤层，为改善顶板支护性能，宽度可取0.5米。 (3) 螺旋叶片参数螺旋叶片参数包括螺旋升角、螺距、叶片头数以及叶片在筒毂上的包角，它们对落煤、特别是装煤能力有很大影响。螺旋叶片头数主要是按截割参数的要求确定的。直径D1. 25 m的滚筒一般用双头，D 1. 60 m的滚筒用三头或四头。根据叶片的旋向，分为左旋、右旋螺旋滚筒。任意直径Di圆柱面上螺旋叶片的升角i=arctan(L/Di) 。（4） 端盘 端盘置于滚筒靠煤壁侧，其外围按截齿配置顺序焊装截齿，也可在其断面焊装截齿。19.滚筒的旋向和转速 (1) 滚筒转向 双滚筒采煤机为了工作稳定，使两个滚筒旋转方向相反，从而两个滚筒上的螺旋板的螺旋方向也要相反，以适应装煤工作的需要。滚筒旋转方向有两种，一种是向下截煤的旋转方向，截齿截割方向与碎煤下落方向相同 ，截落的煤被滚筒上螺旋板向工作面输送机方向推送，大部分煤被螺旋板从滚筒轮毂下面带到滚筒后面，被挡煤板挡住，按自然安息角堆积。另一种是向上截煤的旋转方向(逆转)，截齿截制方向与碎煤下落方向相反 ，截落的煤不断被螺旋板向工作面输送机推动，大部分煤按自然安息角堆积在滚筒前半部。第一种向下截煤的旋转方向(顺转)在装煤过程中二次破碎较严重，装煤能耗较大。双滚筒采煤机后滚筒不仅担负截割前滚筒余留的底煤，而且应将这些煤连同前滚筒未装出的煤全部装入输送机。为了有较好的装煤效果，后滚筒一般定为向上截煤的旋转方向(逆转)。又为了采煤机工作稳定性好些，前滚筒为向下截煤的旋转方向(顺转)，特别是有些双滚筒采煤机取消了挡煤板，更应该这样安排滚筒的旋转方向。否则将会留下较多的煤在底板上，使推溜困难。较薄煤层用的双滚筒采煤机，当后滚筒装煤出口被煤臂阻挡太多时，应该把上面讲的滚筒旋转方向反过来才对。而对于单滚筒采煤机，一般在左工作面用右螺旋滚筒；而在右工作面用左螺旋滚筒。 滚筒的转向分两种方式：反向对滚和正向对滚。采用反向对滚时，割顶部煤的前滚筒顺转，故煤尘较少，碎煤不易抛出伤人。中厚煤层双滚筒采煤机都采用这种方式。虽然煤流被摇臂挡住而减小了装煤口，但 由于滚筒直径较大，仍有足够的装煤口尺寸。采用正向对滚时，前滚筒产生的煤尘多，碎煤易伤人，但煤流不被摇臂挡住，装煤口尺寸大，因而在薄煤层采煤机中采用正向对滚就显示出了优越性。对于单滚筒采煤机，一般在左工作面用右螺旋滚筒，而在右工作面用左螺旋滚筒。因此，当滚筒截割底部煤时，滚筒转向总是顺着碎煤下落的方向。截割下的煤通过滚筒下边运向输送机，运程较长，煤被重复破碎的可能性较大，但不受摇臂限制。 20.滚筒转速 滚筒的转速一般不变，但有的可通过变速装置获得高、低两种速度，还可在安装时更换传动齿轮改变传动比的办法，获得多种转数。但均不能象牵引速度那样在运转中改变。 滚筒的直径是指由齿尖处量得的直径，截齿的截割速度，是指齿尖端的线速度，以“米每秒”表示。当滚筒直径和每分钟转数已知时，截割速度为： m/s当m（同一截线上的截齿数）一定时，切屑厚度与行走速度成正比，与滚筒转速成反比，即滚筒转速越高，煤的块度越小，并造成煤尘飞扬。滚筒转速确定得适当，大块煤产出率和装煤效率能同时提高。大多数中厚煤层采煤机滚筒转速在3040 r/min内较宜。厚煤层采煤机滚筒直径大于18002000 mm时，转速可低至2030 r/min。当截割速度超过3 m/s时，截齿摩擦发火的可能性增加，所以厚煤层采煤机降低滚筒转速尤为重要。对于薄煤层采煤机的小直径滚筒来说，由于叶片高度低，滚筒内的运煤空间小，必须加大滚筒转速，以保证采煤机的生产率。小直径滚筒转速可达80120 r/min。21. 叶片上的截齿配置 叶片上截齿的截距一般为3265mm，小值适用于硬煤，但太小则煤太碎，截割比能耗大。叶片上每条截线的截齿数为13，通常每条截线上的截齿数等于叶片头数。 按其产生的切削图的形状，分为顺序式、棋盘式、畸变的棋盘式等畸变的棋盘式又可分为畸变1和畸变2的排列方式。采煤机滚筒的截齿排列模式大致有：对于2头螺旋叶片的滚筒截齿排列模式有棋盘式和顺序式，3头的有畸变1、畸变2和顺序式，4头的有畸变1、畸变2、棋盘式、和顺序式。 a 顺序配置 截割煤时，截齿一个挨一个，每个截齿截割的煤体呈单向裸露，截齿上受到的侧向力较大。顺序配置时，叶片头数与同一截线上的截齿数永远相等。 b 交错（棋盘）配置 截煤时，每个截齿在相邻两截齿超前开出半个切屑厚度的煤体上工作，故截割条件好，截齿不受侧向力。c 混合配置 不同叶片上的截线组成一条与叶片螺旋线方向相反的螺旋线，其切屑断面接近交错配置，但有侧向力。叶片上每三个截齿按顺序配置组成一组，而组与组之间按交错配置，所形成的切屑厚度不等。边缘截齿数加多，故切屑厚度小，其余截线上截齿截出接近交错配置的断面。由于截齿在截煤过程中所产生的截槽会有两侧崩落，在确定截齿排列和有关参数时要充分利用截槽的崩落效应若截割截距过大，则新形成的截槽与已形成的截槽将有一部分煤不能破落下来，而对以后的截割产生不利的影响；若截割截距过小，将不能充分利用煤的崩落效应，崩落下来的煤块度小，煤尘多，降低了截割效率。因此，最佳的截割截距应是既能充分利用煤的崩落效应，又不留下中间煤脊，即相邻的截槽顶点与崩落面重合。22. 滚筒的装载性能螺旋滚筒的装载性能主要指装载效率、滚筒内循环煤量、装载功率及比能耗、装载阻力等。影响装载性能的参数有滚筒转速、行走速度、螺旋叶片外缘升角、滚筒转向、出煤口断面、摇臂形状、煤的块度及湿度等。 螺旋滚筒装煤首先是由叶片产生的轴向推力和速度，将煤块由煤壁向工作面刮板输送机输送，然后由叶片产生的装煤力和装载速度向输送机中部槽装煤。试验表明，影响装载量的诸因素中，关键是装煤口断面的大小。将滚筒筒毂形状改进为锥形、指数形、半球形，截线排列为变截距，都是不断增大装煤断面，从而进行流畅装煤的手段。根据螺旋滚筒截割和装载性能的试验分析，螺旋滚筒具有截割和装载合二为一的特点: 滚筒转速的降低，使截割和装载的比能耗同时呈双曲线下降。比能耗的下降，可提高采煤机的生产率。 行走速度的增高，使截割和装载的功率同时增加，比能耗也同时呈双曲线下降，从而提高采煤机的生产率。也就是说，要提高生产率，必须增大功率;但随着行走速度的增大，功率增大的幅值因比能耗的降低而相对降低。 对截割来讲，转速降低和行走速度增加、切削深度增大，均使块煤率增加;对装载来讲，转速降低可使循环煤量减少，降低煤尘。但转速低和行走速度高时，滚筒充满程度和循环煤量同时增高，尤其是小直径滚筒易产生堵塞现象。 不论截割或装载，在上述参数值确定的情况下，机器平稳性是关键问题之一，需要解决好，如端盘截齿的选型排列，滚筒筒毂形状研究等。综上所述，降低转速、加快行走速度是向最佳截割和良好的装载性能迈进，即比能耗小、生产率高、煤的块度大、煤尘少、机器平稳。因此，大滚筒的转速可降至2030 r/min，行走速度可提高到10 m/min以上，截齿配置可采用棋盘式排列，滚筒筒毂可做成渐扩型的。23.截割部传动方式（1）电动机摇臂减速箱行星齿轮减速箱滚筒 截割电动机空心轴通过扭矩轴花键与一轴轴齿轮连接，将动力传入摇臂减速箱，再通过齿轮传递到双级行星减速器，末级行星减速器行星架输出轴上渐开线花键与方轴连接驱动滚筒。(2)电动机一固定减速箱一摇臂减速箱一滚筒 其特点是传动简单，强度和刚度好，支承可靠;但摇臂下降位置受限制，下切深度较小(3) 电动机一固定减速箱一摇臂减速箱一行星齿轮减速箱一滚筒 这种传动方式主要应用于中厚煤层以上采煤机，其特点是摇臂从固定减速箱侧伸出，调高范围大，可获得较大的下切深度(4) 电动机一摇臂减速箱一滚筒 这种传动方式取消了固定减速箱，而靠纵向布置的电动机驱动摇臂减速箱和滚筒，实现截煤和调高，机壳强度、刚度增大，调高范围大，机身长度短，有利于自开切口等。24.对行走部的基本要求 (1) 有足够大的牵引力；(2) 总传动比大(一般其值超过150200，有的超过300)；(3) 能在工作过程中实现无级调速，以适应不同的煤质条件工作；(4) 在电动机转向不变的情况下能正反向牵引和停止牵引，不受滚筒转向的影响；(5) 应有可靠完善的自动调速系统和完善的保护装置；(6) 具有足够的强度和可靠性；(7) 操作方便。25链牵引的原理及特点 链牵引的工作原理如图所示，牵引链3绕过主动链轮1和导向链轮2，两端分别固定在输送机上、下机头的拉紧装置4上。当行走部的主动链轮转动时，通过牵引链与主动链轮啮合驱动采煤机沿工作面移动。当主动链轮逆时针旋转时，牵引链从右端绕入，这时左段链为松边，其拉力为F1，右段链为紧边，拉力为F2，因而作用于采煤机上的牵引力为F=F2-F1 。采煤机在此作用力下，克服阻力而向右移动；反之，当主动链轮顺时针旋转时，则采煤机向左移动。根据链轮的安装位置不同，有立式链轮和水平链轮牵引两种，其工作原理是相同的。 (1) 锚链牵引的特点 强度高，承载能力大，能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速速度的要求； 锚链牵引是依靠链轮齿与链环相啮合，工作较可靠； 锚链使用寿命长，一般可用6个月以上。断链时弹性小，不易伤人，断链后用连接环连接，十分方便； 锚链的节距较大，当链轮作等速运动时，锚链相对链轮的移动是周期性变化的，这是产生动载荷的原因之一。 锚链牵引的缺点是牵引速度不均匀，致使采煤机负载不平稳。 26.连续采煤机的组成 （1）多电动机驱动，模块式布