采煤机牵引部设计方案

采煤机牵引部设计方案

1.1 采煤机的发展概况

1.1.1国际上采煤机的技术发展状况

机械化采煤开始于二十世纪40年代，是随着采煤机械的出现而开始的。40年代初期，英国、联相继生产了采煤机，德国生产了刨煤机，使工作面落煤、装煤实现了机械化。但当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以限制了采煤机生产率的提高。

50年代初期，英国、德国相继生产出滚筒式采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化技术的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机的适用围，我们称这种固定滚筒采煤机为第一代采煤机。

60年代是世界综采技术的发展时期，第二代采煤机——单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整问题，扩大了采煤机的适用围，特别是1964年第三代采煤机——双摇臂滚筒采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口的问题，再加上液压支架和可弯曲输送机的不断完善等等，把综采技术推向了一个新水平，并且在生产中显示了综采机械化采煤的优越性——高产、高效、安全和经济。

进入70年代，综采机械化得到了进一步的发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用围等方向发展。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机——电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用围。

80年代，德国、美国、英国都开发成功各种交、直流电牵引采煤机，同时把计算机控制系统用在采煤机上。并且开始重视系列化采煤机的开发工作，一种功率的采煤机可以派生出多种机型，主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用，这样不仅扩大了工作面的适应围，而且便于用户配件的管理。采煤机系列化是20世纪80年代采煤机发展中非常突出的特点。

至此，缓倾斜中厚煤层的综采机械化问题已经基本得到解决，专家开始对实现厚煤层、薄煤层、急倾斜及其它难采煤层开采的综采机械的研发，以适用

不同的开采条件[]1。

80 年代以来,世界各主要产煤国家,为适应高产高效综采工作面发展和实现矿井集约化生产的需要, 积极采用新技术,不断加速更新滚筒采煤机的技术性能和结构, 相继研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤机。其中, 最具代表的是英德森的Eiect ra 系列,德国艾柯夫的SL 系列,美国乔依的LS 系列和日本三井三池的MCL E2DR 系列电牵引采煤机。这些采煤机, 体现了当今世界电牵引采煤机的最新发展方向。

德国艾柯夫公司, 整机结构特点为机3段式,两边传动部分为铸造箱体结构, 中间电气部分为焊接框架结构,摇臂为分体联结,左右对称通用,可满足不同的配套要求;牵引部电气传动系统采用两直流电机他激并列, 电枢采用微机控制,励磁采用串联,既能满足四象限运行,又能满足双牵引,趋于负载均衡, 目前正全力发展交流电牵引。美国乔依公司从3LS～7LS,机身为3 段焊接结构形式,摇臂为分体联结、左右通用,牵引部电气传动系统为2电机串激串联,目前已开始投入使用7LS 交流电牵引采煤机。日本三井三池公司RD101101 和RD102102 均为交流电牵引采煤机,其结构形式为以前的截割电机布置在机身的传统结构形式,机械传动和联结相当复杂。总结这些国家电牵引采煤机的技术发展有如下几个特点:

（1）装机功率和截割电动机功率有较大幅度增加是为了适应高产高效综采工作面快速割煤的需要, 不论是厚、中厚和薄煤层采煤机, 均在不断加大装机功率(包括截割功率和牵引功率) 。

（2）电牵引采煤机已取代液压牵引采煤机而成为主导机型。

（3）牵引速度和牵引力不断增大液压牵引采煤机的最大牵引速8m/min 左右,而实际可用割煤速度为4～5m/ min,不适应快速割煤需要。由于采煤机需要快速牵引割煤, 滚筒截深的加大和转速的降低, 又导致滚筒进给量和推进力的加大, 故要求采煤机增大牵引力,目前已普遍加大到450～600kN,现正研制最大牵引力为1000kN 的采煤机。

（4）多电机驱动横向布置的总体结构日益发展。

（5）滚筒的截深不断增大，牵引速度的加快,支架随机支护也相应跟上,使机道空顶时间缩短,为加大采煤机截深创造了条件。

（6）普遍提高供电电压：由于装机功率大幅度提高,为了保证供电质量和电机性能,新研制的大功率电牵引采煤机几乎都提高供电电压, 主要有2300V, 3300V,4160V和5000V。美国现有长壁工作面中, 45 %以上的电牵引采煤机供电电压为≥2300V。

（7）有完善的监控系统：包括采用微处理机控制的工况监测、数据采集、故障显示的自动控制系统; 就地控制、无线电随机控制,并已能控制液压支架、输送机动作和滚筒自动调高。

（8） 高可靠性：据了解美国使用的ELECTRA100型采煤机的时间利用率可

达95 %～98 % ,采煤量350万t 以上,最高达1000[]1,15,16万。

1.1.2 煤机的发展状况

我国煤矿综合机械化采煤设备的研制水平，经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发，已有长足进步。国某些技术如综采放顶煤支架技术处于国际领先水平；国产综采设备的主要技术参数已接近或达到本世纪初的国际先进水平；国产综采设备的机电一体化程度接近或达到20世纪90年代中期的国际先进水平；国产综采设备的可靠性接近或达到20世纪90年代初的国际先进水平。

20世纪70年代初期，煤炭科学研究总院分院集中主要科技骨干，研制出综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机，另一方面改进普采配套的DY100型、DY150型单滚筒采煤机；70年代中后期，制造出MLS3-170型双滚筒采煤机。20世纪70年代我煤机的发展有以下特点：

（1）装机功率小。

（2）有链牵引，输出牵引力小。

（3）牵引速度低。

（4）自开切口差。

（5）工作可靠性较差。

20世纪70年代后期，我国总共引进143套综采成套设备。世界主要采煤机生产国如英国、德国、法国、波兰、日本等都进入中国市场，其技术也展示在中国人的面前，为我们深入了解外国技术和掌握这些技术创造了条件，同时通过20世纪70年代自行研制采煤机的实践，获得了成功和失败的经验与教训，确立了我煤机的发展方向，即仿制和自行研制并举。

解决难采煤层的问题是20世纪80年代重大课题之一，具体的课题是薄煤层综合机械化成套设备的研制、大倾角综采成套设备的研制、“三硬”、“三软”

4.5m 一次采全高综采设备的研制、解决短工作面的开采问题、短煤臂采煤机的研制。

据初步统计，20世纪80年代自行开发和研制的采煤机品种有50余种，是

我煤机收获的年代，基本满足我国各种煤层开采的需要，大量依靠进口的年代已一去不复返了。20世纪80年代采煤机的发展有如下特点：

（1）重视采煤机系列的开发，扩大使用围。

（2）元部件攻关先行，促使采煤机工作可靠性的提高。

（3）无链牵引的推广使用，使采煤机工作平稳，使用安全。

进入20世纪90年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效，提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，此采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是：

（1）大功率高参数的液压牵引采煤机：最具代表性的机型是MG2X400－W 型采煤机。

（2）高性能电牵引采煤机：电牵引采煤机的研制从20世纪80年代开始起步，20世纪90年代全面发展，电牵引的发展存在直流和交流两种技术途径。进入20世纪90年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，分院先后开发成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD 和MG450/1020-WD等采煤机，变频调速箱可以是机载，也可以是非机载。另外派生出8种机型，都已投入使用，取得较好的效果。矿山机械厂在引进英国Electra1000直流电牵引全套技术的基础上，开发出MG400/900-WD和MG250/600-WD型两种电牵引采煤机，鸡西煤机厂、煤机厂也开发了交流电牵引采煤机。

国产电牵引采煤机虽然发展速度很快，但在性能和可靠性上与世界先进国家的采煤机相比，还存在较大的差距，所以一些有实力的矿务局，在装备高产高效工作面时，把目光移到国外，进口国外先进电牵引采煤机。如神府华能集团引进美国的7LS、6LS电牵引采煤机；兖州矿业集团公司引进德国的SL-500型和日本的MCLE-DR102型交流电牵引采煤机，但由于价格昂贵，故引进数量较少，90年代采煤机技术发展的特点如下：

（1）多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机发展的主流。我国开发的电牵引采煤机，一般都采用横向布置。各大部件由单独的电动机驱动，传动系统彼此独立，无动力传递，结构简单，拆装方便，因而有取代电动机纵向布置的趋势。

（2）我煤机的主要参数与世界先进水平的差距在缩小。在装机功率方面，我国的液压牵引采煤机装机功率达到800KW，电牵引采煤机装机功率达到

1020KW ，其牵引功率为2×50KW ，可满足高产高效工作面对功率的要求。在牵引力和牵引速度方面，电牵引的最大牵引力已达到700KN ，最大牵引速度达12.56m/min,微处理机的工矿监测、故障显示、无线电离机控制等方面已达到较高技术水平。

（3）液压紧固技术的开发研究取得成功。采煤机连接构件经常松动是影响工作可靠性的重要因素，而且解决难度较大，液压螺母和专用超高压泵，在电牵引采煤机中得到推广应用，防松效果显著，基本解决采煤机连接可靠性的问题。

回顾这30多年我煤机发展的历程，走的是一条自力更生和仿制引进结合的道路，也是一条不断学习国外先进技术为我所用的发展道路，从20世纪70年代主要靠进口采煤机来满足我国生产需要，到近年几乎是国产采煤机占我国整

个采煤机市场，这也是个了不起的进[]1,7,14,15,16步。

1.2 采煤机的类型及其组成

滚筒采煤机的类型很多，可按滚筒数目、行走机构形式、行走驱动装置的调速传动方式、行走部布置位置、机身与工作面输送机配合导向方式、总体结构布置方式等分类。

按滚筒数目分为单滚筒和双滚筒采煤机，其中双滚筒采煤机应用最普遍。按行走机构形式分钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引采煤机。按行走驱动装置的调速方式分机械调速、液压调速和电气调速滚筒采煤机（通常简称机械牵引、液压牵引和电牵引采煤机）。按行走部布置位置分牵引和外牵引采煤机。按机身与工作面输送机的配合导向方式分骑槽式和爬底板式采煤机。按适用的煤层厚度分厚煤层、中厚煤层和薄煤层采煤机。按适用的煤层倾角分缓斜、大倾角和急斜煤层采煤机。按总体结构布置方式分截割（主）电动机纵向布置在摇臂上的采煤机和截割（主）电动机横向布置在机身上的采煤机、截割电动机横向布

置在摇臂上的采煤机[]2。

采煤机主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成（如图1-1）。 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牵引部。采煤机的电动机都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。

牵引部：通过其主动链轮与固定在工作面输送机两端的牵引链3相啮合，

使采煤机沿工作面移动，因此，牵引部是采煤机的行走机构。每台采煤机装有两个牵引传动箱。减速箱的主要功能是将电动机的高转速变为低转速后传给行走箱。行走箱最终驱动齿轮，与固定在输送机上的销排啮合，从而驱动整台采煤机行走。采煤机牵引部工作过程是由锥齿轮减速和圆柱齿轮减速通过花键连速。

接实现减[]2

左、右截割部减速箱：将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂5的齿轮，驱动滚筒6旋转。

滚筒：是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。为提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡煤板7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转180°。

图1-1双滚筒采煤机

底托架：是固定和承托整台采煤机的底架，通过其下部四个滑靴9将采煤机骑在刮板输送机的槽帮上，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。

调高油缸：可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。

调斜油缸：用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时