薄煤層采煤機課程設計

1、<p>　　薄煤層采煤機設計說明書</p><p>　　課程名稱：機械系統(tǒng)設計</p><p>　　設計背景 煤炭是我國的主要能源。充分發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢，立足煤炭、立足國內，是我國能源工業(yè)發(fā)展的現實和必然選擇。薄煤層是指地下開采時厚度1.3m以下的煤層；露天開采時厚度3.5m以下的煤層。采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現故障將會導致

2、整個采煤工作的中斷,造成巨大的經濟損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機的功能越來越多,其自身的結構、組成愈加復雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復雜。采煤機是實現煤礦生產機械化和現代化的重要設備之一。機械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性，達到高產量、高效率、低消耗的目的。采煤機分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現故障將會導致整個采煤工作的中斷,造成巨大的經濟損失.隨著煤

3、炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機的功能越來越多,其自身的結構、組成愈加復雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復雜。 我國薄煤層開采一般采用長壁采煤法，由于開采煤層厚度小，與中厚及厚煤層相比，工作面存在有以下問題：①采高低、工作條件差、設備移動困難。薄煤層機械化采煤，尤其是綜采工作面，當最</p><p>　　設計任務 設計安全，%有自行移動的能力，可以切割硬巖，維修方便，體積小，切割煤層深度0.9-0.4m,生產規(guī)模2

4、00臺的采煤設備。 薄煤層工作面采高低, 要求采煤機機身矮, 且要有足夠的功率, 通常功率不應低于100 ～200kW; 機身盡可能短, 以適應煤層的起伏變化; 要有足夠的過煤和過機空間高度; 盡可能實現工作面不用人工開切口進刀; 有較強破巖過地質構造能力; 結構簡單、可靠, 便于維護和安裝。</p><p>　　薄煤層采煤機總體方案設計 在產品的總體方案設計階段，首先要明確產品必須實現哪些功能，還要

5、明確用戶使用產品的各種條件和用戶對產品的要求和愿望。然后根據國家的技術經濟政策，基于設計能力和產品制造技術水平，從宏觀方面考慮所要求的功能。并能實現用戶要求的各種結構方案，最后經過技術經濟評價，確定一種或兩種結構方案繼續(xù)進行結構設計。因此，通過總體結構的方案設計，不至于使產品結構方案出現大的失誤，也不至于從開始設計時就糾纏與具體的結構細節(jié)而忽略拉總體結構的合理性，甚至照成設計的返工而浪費時間。在此基礎上再對薄煤層采煤機的截割部進行細致設

6、計使其有更高的生產效率。</p><p>　　1、設計任務抽象化根據文獻【1】p20,據分析，用黑箱法來表達設計任務。如下表所示：</p><p>　　黑箱法示意圖2、分解總功能將薄煤層采煤機的總共能進行分解，如下圖所示：</p><p>　　1) 破碎煤壁子系統(tǒng)</p><p>　　把煤從煤煤壁上破碎下來的功能，需要考慮到薄煤層的特

7、點選擇合適的切割方式。</p><p>　　2) 自行移動子系統(tǒng)</p><p>　　采煤機沿工作面移動被稱為牽引，能使采煤機實現自移的結構稱作牽引機構。需要考慮到井下的特殊環(huán)境和防爆等要求。3）輔助功能子系統(tǒng) 輔助功能包括降塵、冷卻等功能</p><p>　　3、求分功能解1、實現破碎煤壁功能結構方案 </p><p>　　一、現行

8、薄煤層開采技術及特點：</p><p>　?。?） 用刨煤機開采薄煤層；刨煤機是一種采用刨削法落煤的采煤機械，它的截深較淺，是薄煤層機械化開采的有效途徑，刨煤機動力部位于巷道中，機構簡單，操作安全。最適合開采薄煤層。</p><p>　?。?） 滾筒采煤機開采薄煤層；薄煤層滾筒采煤機筒直徑小,在所需的螺旋角下使葉片在滾筒體上繞的角度較大,并且葉片的高度小,滾筒容納、輸送碎煤的空間小,煤

9、就不容易被螺旋葉片沿軸線推出;而且滾筒轉速高,由于薄煤層采煤機的設計空間受限,傳動比較小,滾筒轉速較高,使煤流受到較大離心方向和圓周方向的合力,把相當數量的煤從滾筒的切線方向甩出,使其滯留在機道上。</p><p>　?。?） 螺旋鉆機采煤法；實現了薄煤層單巷前進式開采,減少巷道掘進率;減少了開采過程矸石采出量，提高了煤質;把回采工藝的采、裝、運、支、處五大工序合并，工作面開采工藝過程簡單;占用設備少，設備故障率

10、低;</p><p>　?。?） 連續(xù)采煤機巷柱式采煤法；隨著開采工藝的發(fā)展和開采效率的提高，隨著適于長壁開采的煤層逐漸減少，在開采不規(guī)則煤、邊角煤、“三下”煤以及掘進工作面巷道等方面，連續(xù)采煤機逐漸成為現代化高產高效礦井生產的重要機械設備。連續(xù)采煤機的工作機構承擔著截割煤巖的工作，它設計的好壞直接影響著機器工作的穩(wěn)定性、可靠性、煤炭的品質、粉塵量的多少以及噸煤成本。</p><p>　　

11、經每個小組成員評價，得出各薄煤層開采方案的得分表：</p><p>　　因此，本采煤機選用刨煤機開采薄煤層。</p><p><b>　　二 煤刨的設計：</b></p><p>　　刨煤機破碎煤壁的方式為刨削煤層，煤刨的示意圖如下：</p><p><b>　　刨刀特點：</b></p&g

12、t;<p>　?。?） 三面體型，強度高，鋒利，能輕易破碎煤層；</p><p>　　（2）上下對稱分布，破碎煤層時產生對稱應力，增加了煤刨的穩(wěn)定性。左右對稱，可往復切削；</p><p>　?。?）刨刀分布均勻，可把煤層切削成大小均勻的煤塊。2、自行移動功能</p><p>　　采煤機沿工作面移動被稱為牽引，能使采煤機實現自移的結構有稱作牽引機構。

13、現在廣泛應用的牽引機構可以分為兩大類；既鏈牽引機構和無鏈牽引。</p><p><b>　　(1)鏈牽引機構</b></p><p>　　鏈牽引機構是由圓環(huán)鏈、鏈輪、和緊鏈裝置組成。牽引鏈的兩端固定在緊鏈裝置上，并與采煤機的鏈輪嚙合。當鏈輪裝動時，由于鏈輪與圓環(huán)鏈的嚙合作用，采煤機便沿牽引鏈移動。</p><p><b>　　(2)無

14、鏈牽引機構</b></p><p>　　隨著采煤機功率的不斷加大，采煤機的總裝機容量已超過1000KW。牽引鏈中的拉力也已增至400-800KN。因此牽引鏈機構已限制了采煤機功率的提高。無鏈牽引機構就隨之產生和發(fā)展起來了。無鏈牽引機構種類繁多，大體上可歸納為三類；主動輪—齒條、閉合鏈—齒條和邁步油缸推進三類。其中主動輪—齒條無鏈牽引系統(tǒng)應用最廣。</p><p>　　3、降塵

15、礦塵的危害主要有煤塵爆炸和礦工塵肺病。煤塵爆炸造成的重大災難性事故為大家所共知，而礦塵引起的塵肺病造成的傷亡不被大多數人重視。殊不知，不流血的“白傷”遠遠大于流血的“紅傷”，死于塵肺病的患者是礦難和其他工傷事故死亡人數三倍多。本設計薄煤層采煤機采用內噴霧系統(tǒng)和外噴霧系統(tǒng)。利用設置在綜采工作面回風巷，由高壓泵、供水自動控制水箱組成的高壓泵站，將低壓水轉換成高壓水并沿工作面敷設的高壓膠管輸送到布置在采煤機上的機身降塵器或端頭降塵器和噴霧裝

16、置，使降塵器的霧流屏障、風流凈化、阻塵擴散等降塵機理有機結合，實現采煤機降塵。4、冷卻薄煤層采煤機的冷卻功能是由水冷實現的。讓噴霧水首先流過需要冷卻的部件，實現冷卻功能，然后再被送到噴霧系統(tǒng)中，因此，冷卻與噴霧水是一個供水系統(tǒng)。</p><p>　　4、功能解法組合由【1】p24頁，建立薄煤層采煤機地形態(tài)學矩陣如下表所示：</p><p>　　由上表可能的組合方案數位N=6×

17、;4×3×2×5×3×2=4320種</p><p>　　選出最優(yōu)方案 A1+B4+C3+D1+E1+F5+G2+H1 薄煤層采煤機</p><p>　　5、方案評價雖然薄煤層采煤機的型號、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，其區(qū)別主要在截割機構的傳動和截割部上,因此合理選擇薄煤層采煤機的截割部的參數，可以改善

18、其工作性能和減少采煤比能耗。本方案中將薄煤層采煤機進行功能分解并將各分功能進行優(yōu)化組合，使采煤機各個子功能系統(tǒng)能夠達到優(yōu)化的結構設計，同時增加各個執(zhí)行構件的協(xié)調性。四、總結</p><p>　　在這次機械系統(tǒng)學的課程設計薄煤層采煤機的設計過程中，我們組的所有成員分工合作，共同努力，經過查資料，設計計算與寫作，順利的完成設計過程。在設計過程中我們把郝老師上課講授的知識運用到我們的實際設計過程中，培養(yǎng)了我們的專業(yè)

19、素養(yǎng)，增加了我們對機械系統(tǒng)學的認識，激發(fā)了我們的興趣。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1]朱龍根主編. 機械系統(tǒng)設計.北京：機械工業(yè)出版社，2001 </p><p>　　[2]鄭光相，栗成杰.采煤機負壓降塵裝置的研究與應用[J].煤礦機械，2007，（11）：120-122</p>&l