薄煤層采煤機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　薄煤層采煤機(jī)設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　課程名稱：機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)背景 煤炭是我國(guó)的主要能源。充分發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢(shì)，立足煤炭、立足國(guó)內(nèi)，是我國(guó)能源工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)和必然選擇。薄煤層是指地下開采時(shí)厚度1.3m以下的煤層；露天開采時(shí)厚度3.5m以下的煤層。采煤機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致

2、整個(gè)采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機(jī)的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。采煤機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動(dòng)、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。采煤機(jī)分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：采煤機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.隨著煤

3、炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機(jī)的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。 我國(guó)薄煤層開采一般采用長(zhǎng)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(shè)備移動(dòng)困難。薄煤層機(jī)械化采煤，尤其是綜采工作面，當(dāng)最</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)安全，%有自行移動(dòng)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(chǎn)規(guī)模2

4、00臺(tái)的采煤設(shè)備。 薄煤層工作面采高低, 要求采煤機(jī)機(jī)身矮, 且要有足夠的功率, 通常功率不應(yīng)低于100 ～200kW; 機(jī)身盡可能短, 以適應(yīng)煤層的起伏變化; 要有足夠的過煤和過機(jī)空間高度; 盡可能實(shí)現(xiàn)工作面不用人工開切口進(jìn)刀; 有較強(qiáng)破巖過地質(zhì)構(gòu)造能力; 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠, 便于維護(hù)和安裝。</p><p>　　薄煤層采煤機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 在產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)階段，首先要明確產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)哪些功能，還要

5、明確用戶使用產(chǎn)品的各種條件和用戶對(duì)產(chǎn)品的要求和愿望。然后根據(jù)國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，基于設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品制造技術(shù)水平，從宏觀方面考慮所要求的功能。并能實(shí)現(xiàn)用戶要求的各種結(jié)構(gòu)方案，最后經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，確定一種或兩種結(jié)構(gòu)方案繼續(xù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，通過總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，不至于使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案出現(xiàn)大的失誤，也不至于從開始設(shè)計(jì)時(shí)就糾纏與具體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)而忽略拉總體結(jié)構(gòu)的合理性，甚至照成設(shè)計(jì)的返工而浪費(fèi)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上再對(duì)薄煤層采煤機(jī)的截割部進(jìn)行細(xì)致設(shè)

6、計(jì)使其有更高的生產(chǎn)效率。</p><p>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化根據(jù)文獻(xiàn)【1】p20,據(jù)分析，用黑箱法來表達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)。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(jī)的總共能進(jìn)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(diǎn)選擇合適的切割方式。</p><p>　　2) 自行移動(dòng)子系統(tǒng)</p><p>　　采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)被稱為牽引，能使采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自移的結(jié)構(gòu)稱作牽引機(jī)構(gòu)。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(shí)現(xiàn)破碎煤壁功能結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　一、現(xiàn)行

8、薄煤層開采技術(shù)及特點(diǎn)：</p><p>　?。?） 用刨煤機(jī)開采薄煤層；刨煤機(jī)是一種采用刨削法落煤的采煤機(jī)械，它的截深較淺，是薄煤層機(jī)械化開采的有效途徑，刨煤機(jī)動(dòng)力部位于巷道中，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全。最適合開采薄煤層。</p><p>　?。?） 滾筒采煤機(jī)開采薄煤層；薄煤層滾筒采煤機(jī)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(zhuǎn)速高,由于薄煤層采煤機(jī)的設(shè)計(jì)空間受限,傳動(dòng)比較小,滾筒轉(zhuǎn)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(dāng)數(shù)量的煤從滾筒的切線方向甩出,使其滯留在機(jī)道上。</p><p>　?。?） 螺旋鉆機(jī)采煤法；實(shí)現(xiàn)了薄煤層單巷前進(jìn)式開采,減少巷道掘進(jìn)率;減少了開采過程矸石采出量，提高了煤質(zhì);把回采工藝的采、裝、運(yùn)、支、處五大工序合并，工作面開采工藝過程簡(jiǎn)單;占用設(shè)備少，設(shè)備故障率

10、低;</p><p>　?。?） 連續(xù)采煤機(jī)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(zhǎng)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(jìn)工作面巷道等方面，連續(xù)采煤機(jī)逐漸成為現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備。連續(xù)采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)承擔(dān)著截割煤巖的工作，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響著機(jī)器工作的穩(wěn)定性、可靠性、煤炭的品質(zhì)、粉塵量的多少以及噸煤成本。</p><p>　　

11、經(jīng)每個(gè)小組成員評(píng)價(jià)，得出各薄煤層開采方案的得分表：</p><p>　　因此，本采煤機(jī)選用刨煤機(jī)開采薄煤層。</p><p><b>　　二 煤刨的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　刨煤機(jī)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(diǎn)：</b></p&g

12、t;<p>　?。?） 三面體型，強(qiáng)度高，鋒利，能輕易破碎煤層；</p><p>　　（2）上下對(duì)稱分布，破碎煤層時(shí)產(chǎn)生對(duì)稱應(yīng)力，增加了煤刨的穩(wěn)定性。左右對(duì)稱，可往復(fù)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(dòng)功能</p><p>　　采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)被稱為牽引，能使采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自移的結(jié)構(gòu)有稱作牽引機(jī)構(gòu)。

13、現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的牽引機(jī)構(gòu)可以分為兩大類；既鏈牽引機(jī)構(gòu)和無鏈牽引。</p><p><b>　　(1)鏈牽引機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　鏈牽引機(jī)構(gòu)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(jī)的鏈輪嚙合。當(dāng)鏈輪裝動(dòng)時(shí)，由于鏈輪與圓環(huán)鏈的嚙合作用，采煤機(jī)便沿牽引鏈移動(dòng)。</p><p><b>　　(2)無

14、鏈牽引機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　隨著采煤機(jī)功率的不斷加大，采煤機(jī)的總裝機(jī)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(jī)構(gòu)已限制了采煤機(jī)功率的提高。無鏈牽引機(jī)構(gòu)就隨之產(chǎn)生和發(fā)展起來了。無鏈牽引機(jī)構(gòu)種類繁多，大體上可歸納為三類；主動(dòng)輪—齒條、閉合鏈—齒條和邁步油缸推進(jìn)三類。其中主動(dòng)輪—齒條無鏈牽引系統(tǒng)應(yīng)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(zāi)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(shù)人重視。殊不知，不流血的“白傷”遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)三倍多。本設(shè)計(jì)薄煤層采煤機(jī)采用內(nèi)噴霧系統(tǒng)和外噴霧系統(tǒng)。利用設(shè)置在綜采工作面回風(fēng)巷，由高壓泵、供水自動(dòng)控制水箱組成的高壓泵站，將低壓水轉(zhuǎn)換成高壓水并沿工作面敷設(shè)的高壓膠管輸送到布置在采煤機(jī)上的機(jī)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(fēng)流凈化、阻塵擴(kuò)散等降塵機(jī)理有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)降塵。4、冷卻薄煤層采煤機(jī)的冷卻功能是由水冷實(shí)現(xiàn)的。讓噴霧水首先流過需要冷卻的部件，實(shí)現(xiàn)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(gè)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(jī)地形態(tài)學(xué)矩陣如下表所示：</p><p>　　由上表可能的組合方案數(shù)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(jī)</p><p>　　5、方案評(píng)價(jià)雖然薄煤層采煤機(jī)的型號(hào)、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(jī)構(gòu)的傳動(dòng)和截割部上,因此合理選擇薄煤層采煤機(jī)的截割部的參數(shù)，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(jī)進(jìn)行功能分解并將各分功能進(jìn)行優(yōu)化組合，使采煤機(jī)各個(gè)子功能系統(tǒng)能夠達(dá)到優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)增加各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)性。四、總結(jié)</p><p>　　在這次機(jī)械系統(tǒng)學(xué)的課程設(shè)計(jì)薄煤層采煤機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，我們組的所有成員分工合作，共同努力，經(jīng)過查資料，設(shè)計(jì)計(jì)算與寫作，順利的完成設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)過程中我們把郝老師上課講授的知識(shí)運(yùn)用到我們的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了我們的專業(yè)

19、素養(yǎng)，增加了我們對(duì)機(jī)械系統(tǒng)學(xué)的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了我們的興趣。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱龍根主編. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 </p><p>　　[2]鄭光相，栗成杰.采煤機(jī)負(fù)壓降塵裝置的研究與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2007，（11）：120-122</p>&l