薄煤層采煤機搖臂設(shè)計

豈春強　范俊杰　成穎

摘 要 我國的薄煤層資源分布廣泛，在一些省、區(qū)薄煤層儲量比重很大，與中厚和厚煤層相比，薄煤層機械化開采存在著工作條件差，設(shè)備移動困難，以及投入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟效益不如厚與中厚煤層等特殊問題，造成薄煤層機械化開采技術(shù)發(fā)展速度相對緩慢。本設(shè)計所研究的薄煤層采煤機是為普采、高檔普采工作面研制的一種新型的由多電機驅(qū)動的橫向布置、較大功率的薄煤層齒輪-銷軌式牽引采煤機。具有一定的經(jīng)濟性和實用性，無論是在價格方面，還是在安全方面都是一個很好的選擇。

關(guān)鍵詞 煤層資源 采煤機 輔助功能

中圖分類號：TD421.6 文獻標識碼：A

0 前言

我國的薄煤層資源分布廣泛，1.3m以下煤層可采儲量約占全部可采儲量的20%。在一些省、區(qū)薄煤層儲量比重很大，如四川省占60%，山東省54% ，黑龍江省占51%，貴州省占37%。特別是在南方地區(qū)，有些省份薄煤層凈占50%以上，而目薄煤層分布廣，煤質(zhì)好。但由于其開采煤層厚度薄，與中厚和厚煤層相比，薄煤層機械化開采存在著工作條件差，設(shè)備移動困難，煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，對薄煤層設(shè)備生產(chǎn)性能影響大，以及投入產(chǎn)出比高、經(jīng)濟效益不如厚與中厚煤層等特殊問題，造成薄煤層機械化開采技術(shù)發(fā)展速度相對緩慢。另外，對一些薄、厚煤層并存的煤礦，由于薄煤層開采速度緩慢，使其下部的中厚煤層長期得不到及時開采，以至影響工作面的正接替，而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資源。

1 采煤機基本功能的結(jié)構(gòu)方案

用于走向長壁采煤法的采煤機應(yīng)該具有的如下三種基本功能；（1）把煤從煤壁上破碎下來的功能；（2）把破碎下來的煤裝在工作面輸送機上的功能；（3）采煤機能沿著工作面自移的功能。

在鼓形滾筒的表面或在螺旋滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機前移并自轉(zhuǎn)，截齒邊用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這是銑削結(jié)構(gòu)。

在側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要優(yōu)點是它不僅能實現(xiàn)截落煤的功能，還能實現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度比較方便，對不同煤層厚度的適應(yīng)性好；具有自開缺口的功能等。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，及其能耗低。其缺點是這種結(jié)構(gòu)應(yīng)布置于采煤機的端面，機身必沿其鉆削出的空間前進，因此，機身長；這種破煤結(jié)構(gòu)不能自開缺口；為使頂?shù)装迤秸?，還必須配有截割盤，沿頂板和底板截割煤層，因此整個機器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；此外，這種破煤結(jié)構(gòu)對煤層厚度的適用性小。

綜合上述各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，結(jié)合該采煤機是在煤層厚度小的薄煤層中工作，適用螺旋滾筒結(jié)構(gòu)的特點，所以實現(xiàn)破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案選擇螺旋滾筒結(jié)構(gòu)。

2 采煤機輔助功能的結(jié)構(gòu)方案

該薄煤層采煤機工作于0.8m～1.2m之間的薄煤層中，理論是選擇單滾筒，但是為了更有效的采集煤資源，所以采用雙滾筒采煤機，使煤資源能夠更好的開采出來，不被浪費掉。使一個滾筒沿地板截割，另一個沿滾筒鹽頂板截割，兩個滾筒完成同一層沒的截割。

當(dāng)煤層厚度變化時，兩個滾筒的工作高度應(yīng)當(dāng)變化，這就需要能實現(xiàn)適應(yīng)煤層厚度變化的功能結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為采煤機的調(diào)高裝置。

調(diào)高油缸在機身下面，小搖臂2與搖臂 固聯(lián)，由于活塞桿伸縮就實現(xiàn)了滾筒工作高度的變化。對于雙滾筒采煤機而言，借助于兩個滾筒到賬高度的變化的改變，就能完全適應(yīng)煤層厚度等于或小于滾筒直徑的變化情況。

采煤機在采空區(qū)安裝有調(diào)斜油缸，采空區(qū)側(cè)的滑靴安裝在活塞桿上?；钊麠U伸縮就改變了采煤機的傾斜角度。

當(dāng)采煤工作面傾角大于10埃壞┗髑R渴Я椋擅夯鋅贍芟祿？

3 采煤機主要特點及主要參數(shù)

（1）兩臺截割電機分別橫向布置在左右搖臂上，使整體結(jié)構(gòu)較為緊湊，且取消了圓錐齒輪傳動，增加了傳動系統(tǒng)的可靠性，并且使截割電機的維修和更換較為方便。

（2）各大部件無機械傳動連接，整機長度短、厚度薄、寬度窄對薄煤層適應(yīng)性強。

（3）主機采用整體鑄造殼體，內(nèi)分左牽引部腔、泵箱腔、電控箱腔、右牽引部腔，各腔獨立，互不相通，整體鋼性好，避免了各部件聯(lián)接松動問題，減少了故障發(fā)生率。

（4）機上設(shè)有內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，有較好的滅塵效果；

（5）泵箱采用干式系統(tǒng)，管路連接簡單，調(diào)試方便，便于保持油質(zhì)清潔。

（6）液壓系統(tǒng)采集成高，將輔助泵、調(diào)高泵、控制閥組集成于主泵且主泵外置，便于維修及修理。

（7）牽引減速采用雙行星結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，體積小。

（8）采用彎搖臂設(shè)計，提高裝煤效果，行星頭外徑小，整體長度短，保證臥底要求和縮短整機機身長度。

（9）截割電機采用機械力矩軸離合裝置，搖臂傳動系統(tǒng)得到有效保護。

（10）整機無底托架，最大程度增大過煤高度。

（11）液壓調(diào)高油缸采用外置平衡閥取代液壓鎖，消除搖臂振動，便于維修。

（12）主泵、馬達富裕系數(shù)大，采用國際名牌產(chǎn)品，可靠性高。

（13）整機兩端設(shè)有急停按鈕，便于及時停車，安全操作。

（14）電氣系統(tǒng)設(shè)有過熱、過流保護裝置，保護齊全。

（15）該機設(shè)有瓦斯斷電報警裝置，提高設(shè)備使用安全性。

4技術(shù)經(jīng)濟分析

近年來，我國采煤機得到了迅猛的發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣泛，但是經(jīng)濟實用才是每個企業(yè)選擇產(chǎn)品的關(guān)鍵。

該機適用于頂板中等穩(wěn)定，煤層厚度在0.8～1.3米，傾角≤30暗拿翰悖剎善帳嫌捕認凳？≤3的煤質(zhì)和非金屬層狀礦床。工作時可與單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁配套組成普采或高檔普采工作面、也可與薄煤層液壓支架配套組成綜采工作面。該機設(shè)有液壓防滑制動器。

按照這套方案所生產(chǎn)的產(chǎn)品，基本滿足公司的需求，并且具有一定的經(jīng)濟性和實用性。在減速器的選擇中，選取了行星輪減速器來達到減速的效果。又根據(jù)采煤機搖臂電動機的自身特點，為了加大采高，增加采煤效率，添加了惰輪。為了加大裝煤空間，采用了彎搖臂結(jié)構(gòu)。本文所設(shè)計的采煤機的材料都是以經(jīng)濟實用為中心選取的。所以這套設(shè)計方案無論是在價格方面，還是在安全方面都是一個很好的選擇。

5結(jié)論

本設(shè)計所研究的薄煤層采煤機是為普采、高檔普采工作面研制的一種新型的由多電機驅(qū)動的橫向布置、較大功率的薄煤層齒輪-銷軌式牽引采煤機。該機由三部電動機驅(qū)動，其中左、右截割電機功率分別為100KW，牽引電機功率為40KW，總裝機功率共240KW。主要由左搖臂、主機體、右搖臂、調(diào)高油缸、機身連接、冷卻噴霧裝置以及滾筒和其它輔屬裝置等組成。

該機是一種沿長壁回采工作面全長穿梭式采煤的薄煤層采煤機。主機分別由煤壁側(cè)兩個支承滑靴和老塘側(cè)的兩個導(dǎo)向滑靴支承在運輸機的中部槽上，在兩液壓馬達所驅(qū)動的左、右行走箱中擺線輪與銷排的強力嚙合，再由裝在兩行走箱上的導(dǎo)向滑靴的導(dǎo)向來實現(xiàn)采煤機沿運輸機方向的牽引行走，同時左、右截割部的兩滾筒也在截割電機的驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)，檔煤板鉸接在滾筒后從而完成采煤工作面的落煤和裝煤。