中国矿业大学学士学位论文5采煤机的发展趋势80 年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能参数、可靠性和易维修性上都有很大的改进。归结起来，滚筒式采煤机有以下特征和发展趋势：(1)增大功率和能力为了适应综采工作面高产、高效和在不同地质条件下快速截割煤岩的需要，不论厚、中厚和薄煤层的采煤机均在不断增大装机功率和生产能力。(2)电牵引采煤机已成为主导机型目前电牵引采煤机已成为德国、英国、美国、日本和法国等主要生产国的主导机型。(3)增大牵引速度和牵引力，并改进无链牵引机构为了适应综采高产高效的要求，近代采煤机的牵引速度和牵引力都有较大的增大。(4)机器的结构布置有新的发展近年来不断发展和研制出了多机横向布置、部件可侧面拉装的整机箱式机身、纵向布置采煤机的牵引部和截割部合为一个部件、破碎机采用单独电动机传动、改进挡煤板传动装置、无底托架或不用整体底托架等新的结构布置方式。(5)截割滚筒的革新和改进截割滚筒的改进是围绕增大截深、减低煤尘、增大块煤率和提高寿命等目标进行的式主要改进有增大截深、采用强力截齿、增大块煤率和减少煤尘生成、滚筒设计 CAD、高压水射流喷雾降尘和助切、加固滚筒结构等中国矿业大学学士学位论文6方面。(6)扩大采煤机的使用范围，不断开发难采煤层的机型薄煤层、厚煤层、硬粘并有夹矸煤层、大倾角、破碎顶板等难采煤层的机型的发展有，开发出了薄煤层、厚煤层、大倾角、短机身、窄机身等机型。(7)提高采区工作电压80 年代以前，各国采区工作面设备电压多为 1000V 左右。随着综采设备向大功率发展，目前采煤机最大功率达 1220kW，截割电机最大功率达 6000kW，刮板输送机最大功率达 1125kW，驱动电机最大功率达 525 kW，加上工作面长度的不断增长，所以必须提高采区的供电电压，目前各国生产的大功率采煤机，式供电电压一般为 2300、3300、4160 和5000V 等几档。(8)采用微电子技术，实现机电液一体化的采集、工况监测、故障诊断和自动控制现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制，这是代表采煤机水平的重要标志。现代采煤机的微处理系统除了工况监测，还可以对式采集信息进行分析处理，再输出显示、存储、控制和传输等，以实现检测、预警、保护、健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等多种功能。(9)贯彻标准化、系列化和通用化原则，加速开发适合不同地质条件的新机型目前各主要采煤机生产厂家都十分重视三化原则，将采煤机各主要部件制定标准，各部件间的连接尺寸一致。这样，就可以根据不同的地质条中国矿业大学学士学位论文7件的要求，很容易将各部件组合成新机型，扩大采煤机的系列。2 采煤机的总体设计2.1 原始条件MG400/920-WD 型采煤机截割部适用煤层 2.0-4.1m 适用倾角 16机面高度 1530mm 最大采高 4103mm下切量 680mm 滚筒直径 2000牵引力 660/395kN 牵引速度 0-7.96-13.3m/min截深 630mm 装机功率 918.5kw牵引电机型号 YBC52-400A 截割电机功率 2400kW牵引电机型号 YBQY4-50 牵引电机功率 250kW牵引形式 交流变频 无链牵引方式：销轨截割电机电压 1140V 牵引电机电压 380V泵电机型号 YBRB-18.5 泵电机功率 18.5kW整机重量 60t2.2 采煤机的整机结构采煤机有不同的分类方法，一般我们按照工作机构的形式进行分类，可分为：滚筒式、钻削式和链式采煤机；现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机，这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。中国矿业大学学士学位论文8滚筒采煤机的组成如图 2.1 所示。采煤机与刮板输送机，液压支架配套如图 2.2 所示。采煤机组要组成：左、右截割滚筒，左、右行走减速箱，左、右行走箱，电器控制箱，变频调速箱，中间框架，托缆装置及喷雾冷却系统等组成。截割部：截割电动机横向布置在摇臂上单独驱动，经摇臂减速箱三级直齿、以及行星传动减速后，通过方形出轴与截割滚筒连接，驱动截割滚筒旋转，实现割煤、落煤、装煤。牵引部：两台行走电机横向布置在左右行走箱内实现双牵引，经行星减速器的减速后，带动左右行走箱体中的小齿轮轮回转，经一级直齿减速后，驱动行走轮和销轨啮合，使采煤机沿工作面刮板输送机正或是反方向移动，牵引多采用交流变频调速、齿轮-销轨式牵引系统。电控箱（矿用隔爆兼本安型）：该电控箱为独立隔爆箱体，可以从采空侧抽出。电气控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，具有瓦斯报警装置。各项保护和显示功能齐全，并配备中文液晶显示屏，实时显示采煤机的工况参数。变频调速箱（矿用隔爆型交流变频）：该变频调速箱为独立隔爆箱体，由三个腔体组成，变压器腔、变频器腔和接线腔。大盖板上设有电控按钮和显示窗，箱体上设有冷却水通道。支撑：由采煤机煤壁侧的两个滑靴和采空侧的两个导向滑靴分别支承在工作面刮板机的槽帮和销轨上。调高：主要由调高电机、调高泵、粗过滤器、手液动换向阀、集成块阀和油箱等组成。各部分均可以从中间框架的采空侧抽出，维修方便。中国矿业大学学士学位论文9喷雾冷却系统：主要由接头、水封、泄露环、轴承装置、外壳、不锈钢水管、O 形圈、定位销、管座、高压软管、铰接体、交接螺钉等组成。中国矿业大学学士学位论文91 左滚筒 2 左摇臂 3 左牵引部 4 中间控制器5 右牵引部 6 右摇臂 7 右滚筒图 2.1 MG400/920-WD 型电牵引采煤机1.采煤机 2.刮板输送机 3.液压支架图 2.2 三机配套MG400/920-WD 型机载交流电牵引采煤机，该机装机功率 920KW，截割功率 2400KW,牵引功率 250KW。该采煤机使用的电气控制箱符合矿用电气设备防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井中使用，并可在海拔不超过 2000m、周围介质温度不超过 40或低于10、不足以腐蚀和破坏绝缘的气体与导电尘埃的情况下使用。中国矿业大学学士学位论文112.3 采煤机总体尺寸的确定采煤机的总体尺寸由图 2.3 所示。图 2.3 采煤机总体尺寸2.4 截割部传动系统截割机构是采煤机的工作机构，在采煤过程中完成实现割煤、落煤、装煤、喷雾等作业。截割机构主要由截割电动机、摇臂减速箱、截割滚筒等组成，截割机构并设有冷却系统、内喷雾系统、离合器等装置。截割电动机横向直接安装在摇臂减速箱内，与传统的纵向布置的采煤机相比，没有固定减速箱、摇臂回转套、螺旋锥齿轮等结构，传动效率高，结构简单、紧凑。两个摇臂，分别用阶梯轴同左右行走减速箱铰接。同时通过摇臂回转腿上的 90 孔用圆柱销与安装在减速箱上的调高油缸铰接，通过调高油缸的伸缩，实现左右滚筒的升降。截割机构有如下特点：(1)摇臂回转处采用铰接轴结构，与机身没有机械传动，回转部分的磨损与摇臂内的齿轮啮合无关，提高传动精度；(2)摇臂齿轮减速都采用直齿传动，传动效率高；中国矿业大学学士学位论文12(3)截割电动机和摇臂一轴主动轮之间，采用细长扭矩轴联结，电动机和摇臂主轴齿轮位置的少量误差，也不影响动力传递，便于安装；在截割滚筒受到较大的冲击载荷时对机械传动系统的齿轮和轴承起到缓冲的作用，提高可靠性；摇臂采用弯摇臂形式，相对直摇臂结构可以加大装煤口，提高装煤率。摇臂外壳上、下由冷却水套，以降低摇臂内油池的温度。输出端采用410410mm 方形出轴与滚筒联结，滚筒采用三头螺旋叶片，输出转速可根据不同直径滚筒的线速度要求和煤质硬度，在三档速度内选择。截割机构的传动系统见图 2.4。图 2.4 截割部的传动系统截割电动机的输出轴是带有内花键的空心轴，通过细长的柔性扭矩轴与 1 轴齿轮 Z1 相连。电动机输出转矩通过齿Z1，Z2，Z3 ， Z4，Z5，Z6 ，Z7，Z8，Z9 传到行星减速器，最后由行星减速器的行星架输出，将动力传给截割滚筒。左，右摇臂减速箱传动方式相同，传动元件全部通用。中国矿业大学学士学位论文132.5 采煤机牵引部概述采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构实现连续割煤或调动任务。它包括行走机构（又称牵引机构）和行走驱动装置两部分。行走部的特点如下：采用液压制动器，靠两组摩擦片组件由加载弹簧力接触实现制动或靠液压释放松闸，使采煤机在较大倾角条件下采煤，有可靠的防滑能力，使采煤机实现安全制动。双级行星减速器都采用四行星轮机构，第一级太阳轮，行星架浮动，第二级太阳轮，内齿圈浮动，即双浮动机构，以补偿制造和安装误差。承载均匀，可靠性高。花键轴的一端与后级行星减速器行星架内花键相连，式轴上设有扭矩槽，当大于额定载荷的 2.8 倍时，花键轴从扭矩槽处剪断，从而起到过载保护的作用。电动机转速在 0-1480r/min 范围内为恒扭矩输出，在 1480-2440r/min为恒功率输出。交流变频调速电控装置提供给牵引电动机的供电频率范围为 0-83Hz，对应电动机转速为 0-2440r/min，从而改变采煤机的行走速度。平滑靴通过更换方便的支撑板与行走部外壳相连，易于和刮板输出配套。导向滑靴套在销轨上，它是支撑采煤机重量的一个支撑点，同时承受一定的侧向力，并起导向作用，从而保证销轨轮与销轨的正常啮合。机壳采用猪、焊结构。左、右行走部机壳为箱体框架，独立的调高泵箱和变压器箱分别装入左、右行走部箱体框架内。MG400/920-WD 型采煤机牵引部传动系统如图 2.5 所示，由一台中国矿业大学学士学位论文1450kW 交流电动机输出的动力通过牵引电动机输出轴外花键与电动机齿轮轴的内花键相连，再经过二级直齿轮传动和二级行星齿轮传动减速后传至驱动轮，然后驱动齿轨轮与销轨啮合，使采煤机沿工作面移动。图 2.5 采煤机行走部传动表 2.1 行走机构牵引特征牵引功率（kW） 250kW50HZ 83.4HZ电动机转速（r/min）1472 2455牵引速度（m/min） 7.34 12牵引力（kN） 570 350中国矿业大学学士学位论文152.6 电机的主要参数2.6.1 截割电动机的选择由设计要求知，截割部功率为 2400kW，即每个截割部功率为400kW。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全; 而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生产的三相鼠笼异步防爆电动机 YBC3300, 式主要参数如下:额定功率：400kW 工作电压：1140V额定转速：1480rpm 额定电流： 245A额定频率：50HZ 绝缘等级：H 级接线方式：Y 工作方式： S1质量：1502KG 电机安装止口： 660f螺孔：21- 18 分布圆：695 冷却方式：外壳水冷输出轴：EXT22Z3M 20P输出轴长 125mm，键长 66mm，止口外长 770mm该电机总体呈圆形, 式电动机输出轴上，带有渐开线花键，通过该花键电机将输出动力传递给摇臂的齿轮减速机构。2.6.2 牵引电动机的选择由设计要求知，截割部功率为 250kW，即每个截割部功率为中国矿业大学学士学位论文1650kW。根据矿下电机的具体工作情况，要有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全；而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。据此选择由抚顺厂生产的三相鼠笼异步防爆