采煤机选型设计方案江苏中机矿山设备有限公司2012年3月31日煤层条件1.采高满足1.2~2.4米；2.工作面长200米；3.单工作面年产90万吨；4.煤质f=3~4；采煤机采煤机各部件性能参数的计算与决定滚筒直径的选择根据目前我国采煤机生产现状及使用情况，设计选用双滚筒采煤机。

双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高h max的一半，一般可按D=（0.52～0.6）h max选取，采高大时取小值，采高小时取大值。

目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化，所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。

对此工作面，由于其基本煤层厚度为1.2～2.4米，D=0.6×2.4=1.44(m)由于需要到达的采高为1.2-2.4，综合考虑，建议选取φ1400滚筒。

截深的选择截深的选择，受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响，设计选取截深为800mm。

滚筒转速及截割速度滚筒转速的选择，直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。

转速过高，不仅煤尘产生量大，且循环煤增多，转载效率降低，截煤比能耗降低。

根据实践经验，一般认为薄煤层采煤机滚筒的转速应控制在40～70转/分较为适宜。

设计取57.1转/分。

采煤机最小设计生产率采煤机最小设计生产率与采煤机有效开动率有关。

虽然综合机械化开采在我国中厚煤层一次采全高工作面的应用已经成熟，机械设备的生产加工技术也比较完善，设备可靠性也大大提高，但采煤工作面煤层潜在的变数及机械设备的检修等的各种因素均影响采煤机有效开动率，我国平均水平在40％左右。

设计取正常开动率为40％。

采煤机最小设计生产率由下式计算：4.024m in ⨯=WQ式中：Q min ——采煤机最小设计生产率，t/h ，W ——采煤工作面的日平均产量，900000÷300=3000（t ） 0.4——采煤机有效开动率。

则：)/(5.3124.02430004.024m in h t W Q =⨯=⨯=采煤机在截割时的牵引速度及生产率采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产效率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产效率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多，采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截煤机时的牵引速度，要根据下述几个方面因素，综合考虑。

根据采煤机最小设计生产率Qmin 决定的牵引速度V 1γ···60min1B H Q V =m/min式中：Q min ——采煤机最小设计生产率，312.5t/h ， H ——采煤机平均采高，1.9m ， B ——采煤机截深，0.8m γ——煤的容重，1.4t/m3min)/(8.14.18.06.2605.312···60min 1m B H Q V =⨯⨯⨯==γ 根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V 2采煤机截割过程中，是滚筒以一定的转速n ，同时又以一定的牵引速度V 2沿工作面移动，切削厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m ，则截齿最大的切削厚度h max 在月牙中部，可用下式求出。

n 10002max ⋅=m V h mm上式中，m 一般取3，n 根据上面的计算取57.1转/分。

一般来说，h max 应小于截齿伸出齿座长度的70％，根据国产采煤机的实际情况，取45mm 。

则：1000n max 2h m V '⋅⋅⋅=m/min式中：h ’max ——截齿在齿座上伸出长度的70％，取45mm 。

则：min)/(7.71000451.5731000n max 2m h m V =⨯⨯='⋅⋅=按液压支架的推移速度决定牵引速度V 3一般讲支架的推移速度应大于采煤机的牵引速度较好，这样可保证采煤机安全生产。

截割时牵引速度V 应根据上述三方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V 1，但应小于V 2，并与V 3协调，使采煤机既能满足工作面生产能力的要求，又可避免齿座或叶片参与截割，并能保证采煤机安全生产。

综上所述，采煤机的牵引速度取V ＝2-4.5m/min 采煤机的牵引速度确定后，则采煤机的生产率Q 为 Q ＝60²H ²B ²V ²γ t/h将上述确定的直带入公式求得采煤机的生产率为 Q ＝60³2.6³0.8³4³1.4＝699（t/h ）因此可知，每小时产量为699 t/h ，远大于公司设计要求小时产量312.5 t/h 。

采煤机所需电机功率针对煤层的赋存条件、开采技术条件及选用的采煤方法，主要设备选型时既要考虑煤层厚度，又要满足工作面通风要求，结合我国薄煤层综采或高档普采工作面设备配备情况，选用性能良好、可靠性高，并适合于矿井具体条件的较先进设备，根据这一基本原则，对工作面采、装、运设备进行选型。

工作面煤的平均普氏硬度指数f=3-4，为硬煤层，可取截割阻抗为360-480N/mm 。

根据下述公式可求得采煤机截割时的比能耗H ωXB XX H A A H ωω⋅=式中：H ωX ——煤层截割比能耗，kW ²h/t ， A X ——煤层最大截割阻抗，480 N/mm ， A ——基准煤截割阻抗，取190 N/mm ，H ωB ——基准煤比能耗，通过插入法计算知，当牵引速度为5.5m/min 时，基准煤比能耗为0.39 kW ²h/t 。

则：)/98.039.0190480t h kW H A A H B X X ⋅=⨯=⋅=ωω 1、按采煤机单位能耗计算采煤机装机功率为： N=60 Kb•B•H•Vmin•Hw式中：N ——采煤机装机功率，kW ； Kb ——备用系数，取1.5； B ——采煤机截深，0.8m ；H ——采煤机割煤高度，2.6m；Hw——采煤机割煤单位比能耗，按潞安、晋城等矿区实测统计资料，Hw=0.65-0.85kWh/m3，结合本矿煤层的具体情况，考虑取Hw=0.98kWh/m3 Vave——采煤机平均割煤速度，取Vave=3.5m/minN=60Kb•B•H•Vave•Hw=60³1.5³0.8³2.4³3.5³0.98=558.6kW根据上述计算，按照采煤机总装机功率大于558.6kW的原则，根据我公司现有机型选型，可选用MG250/600-WDK型交流电牵引采煤机或者MG2³125/580-WD 型交流电牵引采煤机。

采煤机详细生产能力以及技术参数分别如方案一及方案二所示：采煤机实际生产能力计算方案一：MG2³125/580-WDK型交流电牵引采煤机方案一推荐采煤机的产品的特点及技术关键1、采煤机的主要特点（1）主参数先进合理装机功率580 kW，截割功率2³2³125kW，牵引力可达420kN，最高满载牵引速度可达7.6m/min，调动速度可达12m/min。

机身高度只有939 mm，特别适合采高度小而要求截割功率大的复杂地质条件工作面。

利于在该类工作面中实现高产高效。

（2）多电机横向布置采用多电机横向布置大框架总体结构，所有电机均横向布置于机身上，与纵向布置单、双电机驱动的结构相比，各部件都有独立的动力源，相互之间没有动力传递，无通轴、伞齿轮，减少了漏油环节，使传动系统工作可靠性大大提高。

大框架结构主机分三段，段与段之间用液压螺栓付联接，联接强度大，可靠性高；取消了机身底托架结构，增加了过煤空间；摇臂支撑座受到的截割反力，油缸支撑座受到的支撑反力、行走机构的牵引反力，均由行走减速箱箱体来承受，结构简单合理，可靠性高，其受力状况是传统的底托架结构无法比拟的；采用抽屉式结构，将电机、电控箱等均可从老塘侧拆出，拆装维修方便。

采用机械独立传动的弯摇臂结构，机械系统传动可靠、装煤口大。

摇臂截割电机处设有机械离合机构，确保安全性能。

采用细长柔性扭矩轴联结，对动力传动系统有保护环节。

（5）高效高强度镐型齿滚筒采用非均布叶片设计，即可消除切割力不平衡、减少机器振动又可节省功率、降低截齿消耗。

（6）电牵引系统采用“一拖一”驱动方式，具有两台变频器分别控制两台牵引电机，对工作面的适应性更强，牵引力及牵引速度大，运行可靠的特点。

电气系统上实现模块化设计，加制动电阻可用于≤20°工作面；加逆变装置可用于≤45°工作面。

（7）电气控制系统采用PLC（可编程序控制器），具有开机操作步骤提示，故障显示和记忆、温度监控保护等功能，所有显示实现汉化。

（8）可实现离机无线电遥控、端头控制站随机操作和电控箱、变频器面板上按钮控制等多种操作方式。

(9) 机器配有有效的冷却、喷雾系统。

摇臂套、电机、变频器等均有水冷。

滚筒、摇臂上设有内外喷雾。

2、采煤机的技术关键（1）机身采煤机采用多电机横向布置、大框架加模块式部件的总体结构。

摇臂与机身用简单的销轴连接。

大框架间采用高强度液压螺栓连接，左、右牵引减速箱用高强度液压螺栓与框架连接。

泵站、电控箱像抽屉一样安装在框架内，而且不承受外力，不易损坏，皆可从老塘侧拆装。

整机结构性能好，便于维修时安装、更换。

（2）摇臂采煤机摇臂回转采用小销轴结构与机身相连，与其它大部件间没有齿轮传动，回转部分的磨损与摇臂内的齿轮啮合无关。

摇臂齿轮减速都是简单的直齿传动，精度高、传动效率高。

截割电动机和摇臂主动齿轮之间，采用细长柔性扭矩轴联结，即使电动机和摇臂主动齿轮位置有少量误差，也不影响动力传递，便于安装，在受到较大的冲击载荷时对截割传动系统的齿轮和轴承起到缓冲作用，提高了可靠性。

摇臂采用弯摇臂形式，较直摇臂可以加大装煤口，提高装煤效率，增加块煤率。

摇臂上、下有冷却水套，以降低摇臂内油池的温度。

（3）高效高强度镐型齿滚筒我公司设计的滚筒的主要技术特点：截齿布置方式合理，截割平稳性好，载荷波动幅值低于10%。

在确保工作平稳的条件下，滚筒上截齿总数可达到最小，与原刀型齿滚筒相比块煤率可提高5～10%。

能确保截齿处于回转状态下工作，煤质硬度f≤4的情况下，齿耗低于7把/万吨。

设有专用装煤叶片，能有效地提高装煤效率。

在总体配套合理的情况下，滚筒装载效率高达90~95%；我公司的MG200/475-W采煤机配套的镐型齿滚筒用于永煤集团陈四楼矿150俯采工作面，装煤效果良好，高于进口镐型齿滚筒。

滚筒叶片开端设有安装喷嘴的小叶片，滚筒旋转时能形成雾环，有效地抑制工作面粉尘。

采用堆焊或喷焊高硬度耐磨材料等特殊制造工艺，在f≤4的正常使用的情况下，滚筒大修周期为过煤量100万吨以上。

（4）牵引减速箱牵引减速箱采用双浮动、四行星轮行星减速器，轴承寿命和齿轮强度的裕度大，可靠性高。