采煤机结构设计-机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2024-08-21 84 4 505.62KB 10 页 70光币

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总体方案设计部分

1绪论

1.1 选题背景及意义

在我国能源构成系统中，煤炭资源具有不可取代的作用。采煤机是采煤的核心与核心

装备，其工作性能与工作稳定与否，直接影响着矿井的安全与生产效率。近几年来，煤矿

行业的科技水平越来越高，对采煤机的性能也提出了更高的要求。当前和未来一个时期，

对我们来说，是一个非常重要的阶段。石油，天然气，煤和核能将会在社会生活中扮演重

要的角色，受资源条件以及能源技术发展水平的制约，全球新能源、可再生能源和核能的

发展还不能完全替代化石燃料。所以，在未来一段时间里，以煤为主要能源仍然是人们生

活的主要能源。近几年来，随着国家经济的高速发展，煤炭需求量不断增长，年产千万吨

以上的高产、高效开采工作面不断涌现，对大功率采煤机的需求也在不断增加。煤矿开采

机械化是煤矿企业增产，改善劳动条件，提高劳动生产率，保证安全生产所必需的一种技

术方法。所以，煤矿开采设备的配备程度已成为衡量一个国家科技发展的一个重要指标。

随着煤炭生产逐步向高强度、低强度、低能耗的方向发展，降低了劳动强度，提高了安全

性，实现了高产高效低耗。

采煤机是煤矿井下直接开采的一种重要机械装备，它是一种机械、电气、液压等多种

功能于一身的大型、复杂的机器。随着煤矿行业的不断发展，采煤机的功能也变得更加的

丰富，它的结构和组成也变得更加的复杂，因为它在地下工作了很长的一段时间，所以它

的工作环境非常的恶劣，它很有可能会发生一些故障，而当它发生的时候，就会使整个煤

矿的生产都陷入停顿，给人们带来了很大的经济损失。所以，采煤机的设计就显得尤为重

要。通过对采煤机截割部分的设计，还可以对其结构特性有所认识，因此选定采煤机截割

部分设计为毕业设计课题。

1.2 国内外采煤机研究现状和发展趋势

采煤机是实现煤炭开采的关键装备，它能减轻工人的体力劳动，增强安全，实现高产、

高效、低耗的目标。以下介绍了目前国内外对采煤机的研究状况：

1.2.1 国内研究现状和发展趋势

功率密度不断增大，驱动速度不断加快随着煤矿向高产高效、集约化生产方向发展，

对工作面地质条件的适应性、产品自身的可靠性、可使用率等提出了更高的要求，与之相

对应的是，为了满足高产、硬煤、研岩体、强穿越断裂和开放释放层的生产需求，提高了

整机的功率密度和截割功率密度。为适应高效率、高速度切割作业的需要，对采煤机的行

走系统提出了高牵引、高牵引和高可靠性的要求。该装置的最大切割功率为 ，单

个切割功率为 ，最大工作速度为  米分钟，启动和拉动速度为  米分钟。在

不超过 的条件下，薄煤层采煤机的截割力已经达到 ，整机功率为 

；当机头高度不超过 毫米时，其截割力可达，整机总功率为 。特别

适用于特厚煤层的特大采煤机，已经成功地提高了资源的回收率，标志着我国采煤机技术

已经走上了世界的新台阶，带动了整个煤炭行业的科技进步。

高速高可靠的大节距行走系统，齿轮强力销轨结构牵引方式具有适应性强、可靠性高、

寿命长等特点该方法能够满足采煤机在不同工况下的装机功率、牵引力及牵引速率的提高，

对行走系统的可靠性提出了更高的要求。采用高速高强度的齿销轨道机构是现代化机械化

开采的必然选择。现已由原来的  毫米，发展到 毫米、 毫米。最新研制的大间

距、 强力销钉轨道，与之对应的采煤机牵引能力由 级提升至  级，

 级，大幅提升了采煤机的运行可靠性与使用寿命。天地科技上海分公司在 年研

发出“凹凸齿型”无链式步行机器人，通过对齿型、材料、工艺的优化、表层强化与大深

度渗碳等工艺的综合优化，使其在运行过程中的服役寿命达到  天以上，过煤量达到 

 以上。

为了满足高强度和高频冲击载荷的工作条件，高强度摇臂壳对其力学性能提出了更高

的要求，即既要有高的抗压强度、屈服强度和硬度，又要有良好的塑性和韧性。我国目前

已有的 、 等产品在矿井中的应用发现，这两种材料的强度、硬度均偏

低，已不能满足高强度煤炭开采及恶劣工作环境的要求，且服役一段时间后，摇臂壳体易

出现变形、拉裂等质量缺陷，严重影响了装备的可靠性与生产率。

在我国，全机械化采煤装备已经成为了世界上各个国家的发展趋势，从上世纪  年代

开始，综合性的机械化采煤设备向着大功率、远程遥控、远程遥控方向发展，其性能日趋

成熟，产量和可靠性也得到了进一步的提升。

近期开发

国外于  年研制出第一台电牵引采煤机，电牵引采煤机是直接对电动机调速，以

获得不同的牵引速度，使牵引部大大简化，采用固体元件，具有抗污染能力强，故障率小

寿命长和效率高等特点。 年由上海煤矿机械研究所设计，鸡西煤矿机械厂生产出我国

第一台 型交变频电牵引采煤机。电牵引采煤机成为我国第四代采煤机。第四代

采煤机采用多电动机驱动，横向布置，电控为机载方式，整机为无底托架，整体积木式组

合结构，各部件间为王式对接，对接面间无任何机械或液压连带关系主控制器采用了计算

机技术，使系统性能可靠，抗干扰能力强，具有完备的保护、故障诊断和显示功能，并可

根据需要实现无线电遥控。 型电牵引采煤机是鸡西煤矿机械厂于 年

自行研制开发的新一代大功率电牵引采煤机，适合在高产高效工作面使用。  年，鸡西

煤矿机械有限公司又与淮南矿业集团联合开发研制了  型横向布置大功率

升压电牵引采煤机，成为国内第一台装机功率大于  的大功率自动化采煤机。随后，

西安煤矿机械厂研制出  型、 型大功率电牵引采煤机上

海天地公司研制出  型、 型、 型大功率

电牵引采煤机太原矿山机械集团研制出  型大功率电牵引采煤机鸡西煤

矿机械有限公司研制出  型大功率电牵引采煤机。

发展趋势：

）牵引部传动装置方面。电牵引采煤机较液压牵引采煤机具有良好的牵引特性，运

动可靠，使用寿命长，反应灵敏，效率高，功率大，结构简单，机身长度缩短，有完善的

检测和显示系统，可实现自动控制或遥控，并可实现无人工作面采煤，故大功率电牵引采

煤机将成为我国采煤机发展的主导方向。而液压牵引采煤机将向简化液压系统，提高液压

元件的使用寿命，增加液压系统的故障诊断功能，实现采煤机滚筒的自动调高等方向发展

牵引部行走机构将朝着适应煤层地质条件变化，震动小，耐磨损的无链牵引机构方向发展。

）采煤机的工作机构方面。采煤机截割部螺旋滚筒的设计，如截齿的排列、几何参

数、螺旋叶片数目等，到目前还没有公认的成熟理论，有待于不断改进和发展。

）机型方面。由于我国煤层的性质、构造、地质条件差异较大，研制特殊型采煤机，

以适应大倾角、薄煤层、特厚煤层、特硬及夹矸煤层的需要，也是其发展方向之一。另外

小煤矿需要的小机型，低价格，长寿命的采煤机也有一定的发展潜力。

1.2.2 国外研究现状和发展趋势

美国  公司：七十年代初，本公司开发出一种多马达水平布置的!" 直流电力牵引

采矿机。之后，相继开发出多马达水平布置的电动牵引采煤机，如!"!"。德国艾克霍夫：

 年，公司开发出了全球首部电动牵引式煤矿机械。"! 系列横向排列的交流电牵引采煤

机是  世纪  年代研制的，其特点是在摇臂上设置截割电动机。波兰：继与中国共同研

发的 #"$ 型交流电力牵引采煤机之后，先后研制出 #"$#"$#"$%

&'#"$"#"$ 等。

英国安德森公司： 年，第一个由多个电动机交叉配置的$()*+,- 直流电力牵引

式采矿机，它把截割马达安置在摇臂式上。 世纪  年代，公司在“$()*+,.系列的基础

上，继续提高动力，完善了控制系统，研制出了 $! 系列交流电力牵引式采煤机。日本三

井三池制造厂：一九八七年以来，先后开发出了各种纵排式截割电动机的交流电力牵引式

采煤机。

发展趋势：

现在电牵引采煤机已是国际主导机型，不仅可控硅控制调速的直流电牵引已发展成系

列产品，而且已经开发出了多款交流调速电牵引采煤机，其发展趋势是电牵引采煤机将逐

步代替液压牵引采煤机。电牵引采煤机既可以实现采煤机要求的工作特性，而且更容易实

现检测和控制自动化，又可以克服液压牵引采煤机加工精度要求高、工作液体易被污染、

维修较困难以及工作可靠性较差和传动效率较低等缺点，还便于实现工况参数显示和故障

显示。我国也已成功研制了 ' 型交流电牵引爬底板薄煤层采煤机和 /

型直流电牵引采煤机等。

今后，国际采煤机机械化的发展方向是0不断完善各类采煤设备，使之达到高产、高效、

安全、经济向遥控及自动控制发展，逐步过渡到无人工作面采煤提高单机的可靠性，并使

之系列化、标准化和通用化研制厚、薄及急倾斜等难采煤层的机械化设备解决端头技术，

研制工作面巷道与工作面端部连接处的设备等，以进一步提高工作面产量和安全性。

1.2.3 国内采煤机的不足

目前在高端采煤机领域虽然从技术参数上看，国产装备与国际先进采煤机相比总体参

数接近产品装机功率、开采范围、地质条件适应性等甚至超过国外但在产品可靠性方面仍

存在较大差距。产品可使用率普遍低于 1整机及关键零部件使用寿命明显低于国外同类

水平。

主要表现在0

2整机及关键零部件可靠性技术差距受限于民族基础工业的现状致使我国在基础材料、

机加工热处理等方面和欧美等发达国家有较大差距。这些现实问题造成了我国采煤机整机

及关键零部件等产品在使用中可使用率和可靠性偏低。如整机寿命国产机组过煤量一般在

 万国外先进采煤机整机寿命过煤量一般达到  万传动系统齿轮寿命 万3，大

约是国外先进采煤机寿命的1电气控制系统控制模块抗振性能不够整体可靠性较国外

先进采煤机具有较大差距。

2生产技术上的差距很大。在生产过程中，尽管有些公司已经配备了一些先进的设备，

如进口的磨齿机、热处理炉等，但采煤壳体等基本上都是由常规的加工设备来实现的，其

加工精度很难得到保障。目前，装配工艺落后，装配工具不完备，长期存在装配但不匹配

的问题，使得装配匹配精度很难实现最优。

与国外的先进技术相比，其可识别性、可利用性仍有一定的差距。因此，提高采煤机

核心技术水平，缩短与国际先进水平的差距，是我国采煤机械工作者面临的重大课题，是

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标签： #结构设计 #结构 #设计

摘要：

总体方案设计部分1绪论1.1选题背景及意义在我国能源构成系统中，煤炭资源具有不可取代的作用。采煤机是采煤的核心与核心装备，其工作性能与工作稳定与否，直接影响着矿井的安全与生产效率。近几年来，煤矿行业的科技水平越来越高，对采煤机的性能也提出了更高的要求。当前和未来一个时期，对我们来说，是一个非常重要的阶段。石油，天然气，煤和核能将会在社会生活中扮演重要的角色，受资源条件以及能源技术发展水平的制约，全球新能源、可再生能源和核能的发展还不能完全替代化石燃料。所以，在未来一段时间里，以煤为主要能源仍然是人们生活的主要能源。近几年来，随着国家经济的高速发展，煤炭需求量不断增长，年产千万吨以上的高产、高效...

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