薄煤层采煤机摇臂设计

岂春强　范俊杰　成颖

摘 要 我国的薄煤层资源分布广泛，在一些省、区薄煤层储量比重很大，与中厚和厚煤层相比，薄煤层机械化开采存在着工作条件差，设备移动困难，以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题，造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。本设计所研究的薄煤层采煤机是为普采、高档普采工作面研制的一种新型的由多电机驱动的横向布置、较大功率的薄煤层齿轮-销轨式牵引采煤机。具有一定的经济性和实用性，无论是在价格方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。

关键词 煤层资源 采煤机 辅助功能

中图分类号：TD421.6 文献标识码：A

0 前言

我国的薄煤层资源分布广泛，1.3m以下煤层可采储量约占全部可采储量的20%。在一些省、区薄煤层储量比重很大，如四川省占60%，山东省54% ，黑龙江省占51%，贵州省占37%。特别是在南方地区，有些省份薄煤层净占50%以上，而目薄煤层分布广，煤质好。但由于其开采煤层厚度薄，与中厚和厚煤层相比，薄煤层机械化开采存在着工作条件差，设备移动困难，煤层厚度变化、断层等地质构造，对薄煤层设备生产性能影响大，以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题，造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。另外，对一些薄、厚煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正接替，而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。

1 采煤机基本功能的结构方案

用于走向长壁采煤法的采煤机应该具有的如下三种基本功能；（1）把煤从煤壁上破碎下来的功能；（2）把破碎下来的煤装在工作面输送机上的功能；（3）采煤机能沿着工作面自移的功能。

在鼓形滚筒的表面或在螺旋滚筒的叶片上安装截齿，滚筒随采煤机前移并自转，截齿边用铣削的方式把煤从煤壁上截割下来，这是铣削结构。

在侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍，其主要优点是它不仅能实现截落煤的功能，还能实现装煤的功能；水平旋转轴调整滚筒高度比较方便，对不同煤层厚度的适应性好；具有自开缺口的功能等。

这种结构的优点是结构简单，制造方便；集落煤和装煤功能于一体；煤的坡度大，及其能耗低。其缺点是这种结构应布置于采煤机的端面，机身必沿其钻削出的空间前进，因此，机身长；这种破煤结构不能自开缺口；为使顶底板平整，还必须配有截割盘，沿顶板和底板截割煤层，因此整个机器的结构复杂；此外，这种破煤结构对煤层厚度的适用性小。

综合上述各种结构的优缺点，结合该采煤机是在煤层厚度小的薄煤层中工作，适用螺旋滚筒结构的特点，所以实现破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构。

2 采煤机辅助功能的结构方案

该薄煤层采煤机工作于0.8m～1.2m之间的薄煤层中，理论是选择单滚筒，但是为了更有效的采集煤资源，所以采用双滚筒采煤机，使煤资源能够更好的开采出来，不被浪费掉。使一个滚筒沿地板截割，另一个沿滚筒盐顶板截割，两个滚筒完成同一层没的截割。

当煤层厚度变化时，两个滚筒的工作高度应当变化，这就需要能实现适应煤层厚度变化的功能结构，这种结构称为采煤机的调高装置。

调高油缸在机身下面，小摇臂2与摇臂 固联，由于活塞杆伸缩就实现了滚筒工作高度的变化。对于双滚筒采煤机而言，借助于两个滚筒到账高度的变化的改变，就能完全适应煤层厚度等于或小于滚筒直径的变化情况。

采煤机在采空区安装有调斜油缸，采空区侧的滑靴安装在活塞杆上。活塞杆伸缩就改变了采煤机的倾斜角度。

当采煤工作面倾角大于10埃坏┗髑R渴Я椋擅夯锌赡芟禄？

3 采煤机主要特点及主要参数

（1）两台截割电机分别横向布置在左右摇臂上，使整体结构较为紧凑，且取消了圆锥齿轮传动，增加了传动系统的可靠性，并且使截割电机的维修和更换较为方便。

（2）各大部件无机械传动连接，整机长度短、厚度薄、宽度窄对薄煤层适应性强。

（3）主机采用整体铸造壳体，内分左牵引部腔、泵箱腔、电控箱腔、右牵引部腔，各腔独立，互不相通，整体钢性好，避免了各部件联接松动问题，减少了故障发生率。

（4）机上设有内外喷雾系统，有较好的灭尘效果；

（5）泵箱采用干式系统，管路连接简单，调试方便，便于保持油质清洁。

（6）液压系统采集成高，将辅助泵、调高泵、控制阀组集成于主泵且主泵外置，便于维修及修理。

（7）牵引减速采用双行星结构，结构紧凑，传动比大，体积小。

（8）采用弯摇臂设计，提高装煤效果，行星头外径小，整体长度短，保证卧底要求和缩短整机机身长度。

（9）截割电机采用机械力矩轴离合装置，摇臂传动系统得到有效保护。

（10）整机无底托架，最大程度增大过煤高度。

（11）液压调高油缸采用外置平衡阀取代液压锁，消除摇臂振动，便于维修。

（12）主泵、马达富裕系数大，采用国际名牌产品，可靠性高。

（13）整机两端设有急停按钮，便于及时停车，安全操作。

（14）电气系统设有过热、过流保护装置，保护齐全。

（15）该机设有瓦斯断电报警装置，提高设备使用安全性。

4技术经济分析

近年来，我国采煤机得到了迅猛的发展，应用也越来越广泛，但是经济实用才是每个企业选择产品的关键。

该机适用于顶板中等稳定，煤层厚度在0.8～1.3米，倾角≤30暗拿翰悖刹善帐嫌捕认凳？≤3的煤质和非金属层状矿床。工作时可与单体液压支柱、金属铰接顶梁配套组成普采或高档普采工作面、也可与薄煤层液压支架配套组成综采工作面。该机设有液压防滑制动器。

按照这套方案所生产的产品，基本满足公司的需求，并且具有一定的经济性和实用性。在减速器的选择中，选取了行星轮减速器来达到减速的效果。又根据采煤机摇臂电动机的自身特点，为了加大采高，增加采煤效率，添加了惰轮。为了加大装煤空间，采用了弯摇臂结构。本文所设计的采煤机的材料都是以经济实用为中心选取的。所以这套设计方案无论是在价格方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。

5结论

本设计所研究的薄煤层采煤机是为普采、高档普采工作面研制的一种新型的由多电机驱动的横向布置、较大功率的薄煤层齿轮-销轨式牵引采煤机。该机由三部电动机驱动，其中左、右截割电机功率分别为100KW，牵引电机功率为40KW，总装机功率共240KW。主要由左摇臂、主机体、右摇臂、调高油缸、机身连接、冷却喷雾装置以及滚筒和其它辅属装置等组成。

该机是一种沿长壁回采工作面全长穿梭式采煤的薄煤层采煤机。主机分别由煤壁侧两个支承滑靴和老塘侧的两个导向滑靴支承在运输机的中部槽上，在两液压马达所驱动的左、右行走箱中摆线轮与销排的强力啮合，再由装在两行走箱上的导向滑靴的导向来实现采煤机沿运输机方向的牵引行走，同时左、右截割部的两滚筒也在截割电机的驱动下进行旋转，档煤板铰接在滚筒后从而完成采煤工作面的落煤和装煤。