新一代大功率薄煤層電牽引采煤機(jī)的開發(fā)研制

摘 要：分析現(xiàn)有薄煤層電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹MG200/448-BMD型薄煤層電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在礦井中的應(yīng)用情況，從而證明該采煤機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)，總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，能適應(yīng)于≤1m的薄煤層開采，顯示了新一代大功率薄煤層采煤機(jī)的突出優(yōu)越性。為今后我國薄煤層采煤機(jī)的研制工作提供一種新的思路。

關(guān)鍵詞：薄煤層；采煤機(jī)；電牽引

引言

由于受技術(shù)和煤的賦存條件的限制，厚度小1m的薄煤層主要采用人工炮采，而且，開采速度慢，丟薄采厚的狀況嚴(yán)重，造成采儲(chǔ)比例失調(diào)，資源丟失嚴(yán)重，嚴(yán)重影響礦井的生產(chǎn)效益。目前國內(nèi)使用的薄煤層采煤機(jī)，采高下限基本上都大于1.1m（上限為2m）。因此，研制新型大功率薄煤層采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)采高≤1 m的薄煤層機(jī)械化開采已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 現(xiàn)有薄煤層電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 機(jī)身布置方式

（1）懸臂方式和爬底板方式布置的薄煤層采煤機(jī)，機(jī)身位于機(jī)道內(nèi)。前者在整機(jī)受力上較難保持平衡；后者雖然在機(jī)道內(nèi)增加了輔助浮動(dòng)支撐，但對(duì)底板適應(yīng)性差。

（2）騎輸送機(jī)方式的薄煤層采煤機(jī)，機(jī)身位于輸送機(jī)上方，穩(wěn)定性和適應(yīng)性較好，但有機(jī)面高度、機(jī)身厚度與過煤空間三者之間的矛盾。若截割電機(jī)安裝在機(jī)身上，無論采用橫向布置還是縱向布置，都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)不便等問題。若將截割電機(jī)安裝在搖臂，通常都采用橫向布置，如放置在采空區(qū)一側(cè)，受輸送機(jī)槽幫的影響，搖臂下沉量、過煤空間難以保證；如放置在煤壁一側(cè)，則對(duì)割煤工藝、頂?shù)装逡筝^高。因此，對(duì)于新型大功率薄煤層采煤機(jī)，必須解決采煤機(jī)機(jī)身的結(jié)構(gòu)布置問題。

1.2 牽引形式的布置方式

目前中厚煤層采煤機(jī)普遍采用的內(nèi)牽引方式較為安全可靠。可考慮通過降低銷排中心高度，采用齒輪-銷軌牽引方式，以滿足薄煤層采煤機(jī)的發(fā)展要求。

1.3 薄煤層電牽引采煤機(jī)電控的布置方式

目前常用的方式為在機(jī)身上布置電氣調(diào)速裝置，但占用空間大，不適合薄煤層采煤機(jī)結(jié)構(gòu)布置。為盡可能地縮短采煤機(jī)機(jī)身、降低機(jī)面高度，新型薄煤層電牽引采煤機(jī)采用非機(jī)載電控方式。

2 新型薄煤層電牽引采煤機(jī)的研制

2.1 MG200/448-BWD型采煤機(jī)基本參數(shù)

2.2 MG200/448-BWD型采煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)

該薄煤層采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)身厚度、過煤空間與機(jī)面高度三者的優(yōu)化布置（如圖1）；充分利用了輸送機(jī)鏟板及煤壁槽幫上方的空間來布置截割電機(jī)，降低了電機(jī)厚度對(duì)機(jī)身厚度、過煤空間等的影響。采煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)采用了截割電機(jī)和牽引電機(jī)橫向布置的布置方式，各部件相對(duì)獨(dú)立，維護(hù)方便。

1-左、右截割部；2-主機(jī)體（左、右牽引箱、電控箱）

2.2.2 采煤機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）采用電機(jī)橫向布置，取消了螺旋傘齒傳動(dòng)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊；

（2）機(jī)身部分為框架結(jié)構(gòu)，采用兩體對(duì)接式，采煤機(jī)的截割阻力、牽引阻力、調(diào)高阻力、側(cè)向阻力等都由框架平衡，整體剛性好，無大部件間的對(duì)接松動(dòng)問題；

（3）配套刮板輸送機(jī)銷排反向布置于槽幫側(cè)面，降低了銷排的中心高度，為導(dǎo)向滑靴等留出了空間。采煤機(jī)牽引部輸出軸上安裝的擺線行走輪直接與銷排嚙合，以保證機(jī)面高度<598mm；

（4）主機(jī)殼體外形采用梯形設(shè)計(jì)，具有較大的過煤空間，能夠很好地適應(yīng)煤層厚度的變化。

2.2.3 截割部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）截割電機(jī)橫向固定于搖臂內(nèi)可從采空區(qū)抽出，容易更換，方便維修；

（2）搖臂采用電機(jī)扭矩軸離合，既可減化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，又可以使搖臂得到機(jī)械過載保護(hù)；

（3）采用行星機(jī)構(gòu)前置設(shè)計(jì)，避免承受滾筒產(chǎn)生的彎矩及軸向力，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，行星輪內(nèi)選用滿圓柱滾子軸承，承載力大；

（4）輸出軸與滾筒采用花鍵聯(lián)接，花鍵兩端采用擋環(huán)軸向受力結(jié)構(gòu)，聯(lián)接可靠性大大提高，同時(shí)加大了滾筒葉片高度，從而提升收煤效果。

2.2.4 牽引部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）采用兩級(jí)NGW型三行星、四行星減速機(jī)構(gòu)，增大牽引力已適用于煤層傾角的變化；

（2）采用過軸輸出牽引扭矩設(shè)計(jì)，增大過煤截面，保證落煤運(yùn)輸。

《未安裝滾筒》

2.2.5 電控系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）采用變頻調(diào)速控制箱機(jī)外載設(shè)計(jì)，使采煤機(jī)機(jī)身相對(duì)變短，適應(yīng)薄煤層起伏條件；

（2）采用多電機(jī)橫向布置，增大截割及牽引功率，從而滿足薄煤層煤質(zhì)硬、傾角大的賦存條件；

（3）采用四象限設(shè)計(jì)可根據(jù)生產(chǎn)的需要實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)加速減速或停止，尤其在工作面傾角較大時(shí)，在機(jī)器可能下滑的情況下，采煤機(jī)能按要求以給定的速度向下運(yùn)行；

（4）采用PLC控制、GOT顯示系統(tǒng)、單點(diǎn)啟動(dòng)、多點(diǎn)操作，可離機(jī)控制，為無人綜采工作奠定基礎(chǔ)。

2.2.6 采煤機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)

首先保證在有限的空間內(nèi)布置傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)按等強(qiáng)度和等壽命原則設(shè)計(jì)零部件，完善裝拆工藝，滿足薄煤層采煤機(jī)的要求。

2.3 齒輪材料及殼體工藝

行星輪、太陽輪等直齒圓柱齒輪材料采用18Cr2Ni4WA優(yōu)質(zhì)合金鋼，采用凸頭大圓角留磨滾刀加工，齒面滲碳淬火磨齒工藝，并經(jīng)齒面強(qiáng)化噴丸處理。內(nèi)齒圈材料采用42CrMo，插齒加工后做深層氮化處理。采煤機(jī)殼體等大部件采用鑄造合金鋼，關(guān)鍵零部件采用數(shù)控加工中心、數(shù)控鏜銑床等高精度機(jī)床加工。且大部件安裝完畢后，均進(jìn)行加載試驗(yàn)，以確保整機(jī)性能。

2.4 軸承選擇

為防止因軸承內(nèi)外圈溫差，造成游隙減少導(dǎo)致滾動(dòng)體擠死、軸承過早失效，采用進(jìn)口耐高溫的鋼保持架、c3游隙的高額定動(dòng)截荷的軸承。

3 結(jié)束語

新型薄煤層電牽引采煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，關(guān)鍵零部件技術(shù)、結(jié)構(gòu)、制造工藝等能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜使用條件，具有很好的適應(yīng)性，是實(shí)現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化開采的重要設(shè)備，目前已在國內(nèi)10多個(gè)礦區(qū)成功應(yīng)用，具有很好的使用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]李貴軒.《采煤機(jī)設(shè)計(jì)》[M].遼寧：遼寧大學(xué)出版社，1994：109-122.

[2]武同振.《設(shè)備選型配套圖集》[M].江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993：110-120.

[3]趙青梅.MG300/720-AWD型采煤機(jī)的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)械，2007，28（1）：136-138.

[4]章立強(qiáng).MG100/23一WD型薄煤層電牽引采煤機(jī)的研制[J].煤礦機(jī)電，2007，3（1）：11-15.

[5]倪和平.薄煤層綜合機(jī)械化開采設(shè)備配套淺析[J].煤礦機(jī)械，2007，28（4）：83-85.

作者簡(jiǎn)介：崔杰良（1976.04-），男（漢），2010年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在黑龍江省龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司東榮二礦從事礦山機(jī)電工作