滚筒采煤机的工作原理

摘 要：采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备,其功能是落煤和装煤.煤机械分为煤机和刨煤机两大类,目前应用最广泛的采煤机械是滚筒采煤机.文章主要就滚筒采煤机的工作原理进行简单的分析.

关 键 词：采煤机械煤矿机械采煤

中图分类号：TD421文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00

1滚筒采煤机的组成

主要组成现以双滚筒采煤机为例,说明其组成.如图1所示,它主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成.

1是滚筒采煤机的动力部分,它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和牵引部.采煤机的电动机都是防爆的,而且通常都采用定子水冷,以缩小电动机的尺寸.牵引部2通过其主动链轮与固定在工作面输送机两端的牵引链3相啮合,使采煤机沿工作面移动,因此,牵引部是采煤机的行走机构.左、右截割部减速箱4将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂5的齿轮,驱动滚筒6旋转.滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构,滚筒上焊有端盘及螺旋叶片,其上装有截齿.螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中.为提高螺旋滚筒的装煤效果,滚筒一侧装有弧形挡煤板7,底托架8是固定和承托整台采煤机的底架,其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上,以保证采煤机的可靠导向.底托架内的调高油缸10可使摇臂连同滚筒升降,以调节采煤机的采高.调斜油缸1l用于调整采煤机的纵向倾斜度,以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求.

2滚筒式采煤机各部分的工作原理

2.1截割部

采煤机的截割部是由采煤机的工作机构和驱动工作机构的减速器所组成的部件.截割部还包括工作机构的调高机构和挡煤板及其翻转机构.调高机构和翻转机构都是采用液压驱动及控制的.截割部的作用是破煤和装煤,由图1中的挡煤板、螺旋滚筒、摇臂减速器和截割部减速器等部件组成.螺旋滚筒是采煤机的工作机构,它应能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及回采工艺的要求.还应具有落煤、装煤、自开工作面切口的功能.螺旋滚筒的优点是简单可靠,缺点是煤被过于破碎,产生的煤尘较大,截割比能耗较高.

滚筒属于浅截式工作机构,切人煤壁的深度小于1m,可以充分利用煤层的压酥区,降低采煤比能耗.为了保证螺旋叶片向运输机装煤,而不是向煤壁推煤,滚筒叶片的螺旋方向应与滚筒转向相适应.站在采空区一侧看滚筒,右螺旋滚筒应是顺时针方向转动,左螺旋滚筒应是逆时针方向转动.不论采煤机的牵引方向如何,都必须保持这个关系.在螺旋叶片长度一定的条件下,螺旋头数少,螺旋升角大,装煤效果好.但叶片螺旋升角过大,增加循环煤量和粉尘的飞扬,因此,螺旋头数也不能太少.

对采中厚煤层的采煤机多用两头螺旋.当工作条件较稳定、煤机装机功率富余时,可采用三头螺旋滚筒.滚筒转速是一个比较重要的参数,它对于滚筒的截割和装载过程影响较大.滚筒转速过高则切屑太薄,将产生较多的粉煤,粉尘飞扬,比能耗较高.同时,也会引起循环煤增多,带来不利的影响.但转速高可以提高滚筒的装载能力.

截割部减速器的作用是向工作机构传递动力并使工作机构保持在适当的位置.不同型号的采煤机,其截割部减速器的结构也不尽相同,但基本上都是采用齿轮传动.滚筒转速已呈现低速化的趋势,要使截割比能耗低和生产率高,必须是牵引速度要高,滚筒转速要低,齿数要少,即使煤的块度较大.采用棋盘式配置和大截齿就能达到比能耗低和生产率高的要求.所以,提高截齿的质量和工作性能,正确选用和安装截齿,对于提高煤机的生产效率和降低生产成本有着重要的意义.

2.2牵引部

为了提高牵引力,在液压牵引方式中常采用双牵引方式,即液压泵向两个液压马达同时供油的方式.能实现无级调速,随着采煤机外载荷的不断变化,要求牵引速度能随着载荷的变化而变化.在液压牵引采煤机中通过控制变量泵的流量来实现；在电牵引采煤机中则通过控制牵引电动机的转速来实现.能实现正反向牵引和停止牵引,在液压牵引采煤机中常采用单电动机,即截割和牵引使用1台电动机,因此牵引方向的改变或停止牵引往往通过液压泵供油方向的改变或停止供油来实现.

电牵引采煤机采用多电动机,截割电动机和牵引电动机是分开的,很容易实现牵引部正反向牵引和停止牵引.有完善可靠的安全保护由于采煤机的负载变化很剧烈,牵引部必须设有安全保护装置.在液压牵引采煤机中主要根据电动机的负荷变化和牵引阻力的大小来实现自动调速或过载回零,先进的采煤机还设有故障监测和诊断装置.在电牵引采煤机中主要是对牵引电动机的监测和控制来保证牵引部的安全可靠运行.

牵引部的组成及牵引方式牵引部由传动装置和牵引机构两大部分组成.传动装置的重要功能是进行能量转换,即将电动机的电能转换成传动主链轮或驱动轮的机械能.牵引机构是协助采煤机沿工作面行走的装置.传动装置装在采煤机上是内牵引,装在采煤工作面两端为外牵引.绝大部分采煤机为内牵引,仅在薄煤层和急倾斜煤层的采煤机上才使用外牵引.采煤机的牵引机构有有链牵引和无链牵引两种.目前大多数滚筒采煤机是采用锚链牵引.

在采高较大的中厚以上煤层的采煤机上,广泛采用立链轮布置方式.但随着采煤机功率的不断增大,对牵引链的强度要求也越来越高.由于使用了大直径的锚链后,节距越来越大,传动中牵引速度的周期性变化,产生脉动冲击负荷,对采煤机的运行不利.无链牵引提高了采煤机的可靠性和生产的安全性.采用无链牵引后,工作面取消了牵引链,比较安全,采煤机牵引时无冲击负荷,受力情况得到了改善,同时也取消了工作面两端的张紧补偿装置,为工作面使用多台采煤机创造了条件.随着高产高效工作面的出现以及采煤机功率和牵引力的增大,同时也为了工作面更加安全可靠,无链牵引机构方式将逐渐取代有链牵引方式.

3结论

采煤机械是机械化采煤工作面的主要机械设备,担负落煤和装煤任务.现在普遍使用的采煤机械有滚筒式采煤机和刨煤机两种.因为滚筒式采煤机对各种煤层适应性很强,能适应较复杂的顶板条件,因而得到了广泛应用.而刨煤机要求的煤层地质条件较严,故刨煤机的使用数量近年来逐渐减少.