采煤机牵引部的设计方案1 绪论1.1 采煤机械的技术现状与发展趋势1.1.1 采煤机械发展的历史目前国使用的采煤机械主要是可调高的双牵引部液压采煤机，这种经过改进的液压牵引采煤机，可追溯到长臂截煤机，是早期用于煤层底部掏槽的采煤机械。

最早的滚筒采煤机是在截煤机的基础上，将减速箱部分改成允许安装一根水平轴和截割滚筒而演变成的。

这种滚筒采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。

早期的滚筒采煤机主要存在2个问题，（1）截煤滚筒的安装高度不能在使用中调整（即所谓的固定滚筒），对煤层厚度及变化适应性差；（2）截煤滚筒的装煤效果不佳（即所谓的圆形滚筒），限制了采煤机生产率的提高。

20世纪60年代，英国、德国、法国和前联等先后对采煤机的截割滚筒做出两项改进。

一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；二是把圆形滚筒改进成螺旋叶片截煤滚筒，极提高了装煤效果。

这两项改进使滚筒式采煤机成为现代化采煤机械的基础。

在滚筒采煤机发展的同时，还研制出用刨削方式落煤的刨煤机、以钻削方式落煤的钻削式采煤机，以及螺旋钻式采煤机。

现代滚筒采煤机均为可调高摇臂滚筒采煤机，其发展是从有链到无链；由机械牵引到液压牵引再到电牵引；由单机纵向布置驱动到多机横向布置驱动；由单滚筒到双滚筒，且向大功率、遥控、遥测、智能化发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高，工况自动监测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已在采煤机上得到应用。

1.1.2国外采煤机的发展状况(1)牵引方式向电牵引方式发展。

传统的液压牵引采煤机在国外仍然在生产和使用中，但已不占主导地位，由于电牵引采煤机的诸多优点，国外目前开发的采煤机，特别是大功率采煤机基本上都是采用电牵引方式。

(2)装机总功率不断增大。

为适应煤矿生产实现高产高效，国外采煤机的功率在不断提高，电机截割功率通常在400kw以上，最新报道已达850kw。

牵引电机功率均在40kw以上，大的甚至达到125kw，总装机功率通常超过1000kw，如EL3000型采煤机总装机功率高达2000kw，7LS5型采煤机达1940kw。

牵引速度、牵引力也大幅提高，目前大功率电牵引采煤机的牵引速度普遍达到15-25m/min，最大牵引速度达50m/min，最大牵引速度达50m/min，牵引力高达1000KN。

牵引速度的加快，支架随记支护的实现，使工作而顶板空顶时间缩短，为加大支架步距和滚筒截深创造了条件。

采用大截深滚筒以成为提高采煤机生产能力的重要途径，目前普遍采用的截深为1000-1200mm，个别已达1500mm。

（1）元部件可靠性大幅提高。

为提高采煤机的可靠性，减少故障率，采煤机齿轮的设计寿命以提高到2000h以上，轴承的寿命提高到3000h以上，并且还有进一步提高的趋势。

液压泵和液压马达的寿命已达10000h。

（2）电牵引方式趋向交流变频调速。

电牵引采煤机的牵引方式按牵引电机的类型可分为直流牵引和交流牵引。

由于交流变频调速电牵引系统具有技术先进可靠、维护管理简单、价格低廉等特点，近几年发展很快。

20世纪90年代中后期研制的大功率电牵引采煤机均采用交流变频调速牵引系统。

交流牵引正逐步替代直流牵引。

成为今后电牵引采煤机的发展方向。

早期的交流电牵引均采用一个变频器拖动两台牵引电机，变频器对电机的性能参数难以准确检测，控制和保护功能无法完全发挥。

德国在开发SL300时，采用两个变频器分别拖动两台牵引电机的牵引系统，使牵引的控制和保护性能更加完善。

这种一拖一的牵引系统也正被逐步的采用，成为电牵引技术发展的又一个特点。

（3）无链牵引向齿轮一齿轨式演变。

随着牵引力不断增大，销轮一齿轨式无链牵引已近淘汰，齿轮一齿轨式无链牵引已使用不多，正逐步趋向于采用齿轮一齿轨式无链牵引。

这是一种从齿轮一销轨式演变而来的无链牵引结构，圆柱销被齿轨所取代，焊接结构改成了整体精密铸造或锻造，宽度增大，节距由125mm 增加到175mm。

无链牵引的优缺点无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链，而采用采煤机上的驱动轮与输送机上的齿条等相啮合的方式来移动机器。

无链牵引具有一系列优点：①采煤机移动平稳、搬动小，因而载荷均匀，延长了机器的使用寿命，故障率也大减小。

②可利用无链双牵引传动将牵引力提高400-600kN，以适应采煤机在大倾角（最大达54°）条件下工作，利用制动器还可以使机器的防滑问题得到解决。

③可以实现工作面多台采煤机同时工作，提高工作产量。

④啮合效率高，可将牵引力有效地用在割煤上。

因它没有原来链牵引的链条通过三个链轮时产生的围绕折曲啮合损失，所以噪声也有所降低。

⑤消除了牵引链带来的断链、反链敲缸等事故，大大提高了安全性。

无链牵引的缺点是：①队输送机的弯曲和起伏不平的要求较高，对煤层地质条件的适应性较差，因底板及输送机起伏度太大，会影响无链牵引机构的啮合，造成传动件的损坏事故。

②无链牵引机构使机道宽度增加约100mm，所以提高了对支架控顶能力的要求。

（4）普遍采用中、高压供电。

由于装机功率大幅度提高以及工作面的不断加长（达到300m），整个工作面供电容量超过5000kW。

为了减少输电线路损耗，保证供电质量和电机性能，新研制的大功率电牵引采煤机几乎都采用中、高压供电。

主要供电等级有2300，3300，4160，5000V等。

（5）监控保护系统的智能化。

新型的电采煤机具有建立在微处理机基础上的智能监控、监测和保护系统，可实现交互式人机对话、远近控制、无线电随机遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制等多种功能，以保证采煤机具有最低的维修量和最高的利用率；并可实现采煤机滚筒沿工作面煤层自动调节采高等控制功能。

1.1.3煤机的发展状况（1）新设计的滚筒采煤机几乎都采用多电机横向布置；取消底托架；各大部件间采用液压螺栓、哑铃销、偏心锁紧螺母等连接，以构成采煤机的机身、左、右摇臂通过销轴铰接在机身的两端。

（2）大力开发电牵引采煤机。

装功率1000kW以下的电牵引采煤机已逐步走向成熟，且形成系列，装机功率1800kW电牵引采煤机在研制中。

目前国使用的交流电牵引采煤机的电牵引调速系统主要有三种：即交流变频调速系统、电磁转差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统（简称SRD）。

在这3种交流电牵引调速系统中，交流变频调速技术在采煤机的应用已逐步走向成熟并具有发展潜力；电磁转差离合器调速技术本身比较成熟，但是在采煤机的应用存在低速性能等问题，从目前来看，交流变频调速技术和SRD技术应该是未来采煤机应用的主要方向。

（3）我国经济型综采和高档普采的主要机型是MG200，目前在册近千台，该机型由于功率偏小、过断层能力差、结构上的局限性等，而需要改进以至换代。

为此，近年来进行了MG200采煤机的换代设计。

现已完成的MG150/375w型及MG160/375w采煤机均可作为MG200的换代产品，使用中已取得良好效果。

该换代产品在配套尺寸不变的情况下，将装机功率由200kW提高到375kW，其结构更为简单，即三个电机横向布置，150（160）kW的左右截割电机分别布置在左右摇臂，两段或三段式机身通过液压螺栓联为一体，左、右截割部通过销轴铰接在左、右牵引行走箱上，其生产效率截割能力大大提高，使用更为方便。

（4）特殊机型采煤机的发展及应用。

如天地科技股份分公司开发的MG250/300.NWD型电牵引短壁采煤机，可用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采：“三下一上”采煤；煤柱和边角媒回收；短臂工作面双巷或单巷开采；长壁面开机窝；煤巷掘进等。

再如，新汶矿业集团从乌克兰引进的螺旋钻式采煤机已成功用于难采煤层，一台螺旋钻机仅需3-4名工人在工作面回采巷道操作，月产6000t以上，实现了真正的无人工作面安全生产。

1.1.4 MG300/675-W采煤机介绍MG300/675-W型采煤机是一种多电机驱动，电机横向布置无链双驱动液压牵引采煤机。

本机总装机功率375(475)KW，机面高度1100mm,适用于采高 1.5～≤30的中厚煤层综采或高档普采工作面。

要求顶板中等稳定，底2.95m，倾角︒板起伏不大，不过于松软，煤质硬或中硬，也能截割一定的矸石夹层。

工作面长度以100～200m为宜。

该采煤机的电气设备符合矿用防爆规程的要求，可在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中使用。

并可在海拔不超过1000米、周围介质不超过35摄氏度，空气湿度不大于97%（在25摄氏度时）的情况下可靠地工作。

该采煤机可与相应的液压支架、运输机配套，实现综合机械化采煤或放顶煤综采，亦可用于可弯曲刮板运输机、单体液压支架、长钢梁或金属铰接梁配套实现“新高档普采”。

MG300/675-W型采煤机主要部件是：左牵引部、右牵引部、左摇臂、右摇臂、泵箱、电控箱、左行走箱、右行走箱、机身联接、冷却喷雾、电气外部联接、拖缆装置和左、右滚筒。

机身中段为泵箱和电控箱，在泵箱部的一个干腔集中安装着液压传动系统全部液压元件。

泵电机横向布置装在泵箱左侧，液压油箱设在泵箱右侧，给牵引液压系统和调高液压系统提供液压油。

摇臂采用弯摇臂结构型式，较直摇臂有更大的装煤口，提高装煤率增加块煤。

摇臂长度为1830mm,输出端采用340 340mm的方形出轴与滚筒联接，滚筒直径为1800mm。

叶片上装有截齿，滚筒旋转时边牵引边靠截齿落煤，再通过螺旋叶片将煤输送到工作面刮板运输机上。

机器的操作部位在中部电控箱、泵箱和采煤机两端头，以实现机器的开停机、左、右牵引、摇臂升降及停运输机。

机器的启动只能在电控箱上手动完成。

采煤机的结构取决于：（1）矿山地质条件的多样性。

这表现在煤层厚度的变化(从0.5至5米)，煤层倾角的变化(从0至90°)，煤质坚硬度的变化(从50至350公斤力／厘米)，围岩稳定性和煤层中夹石坚硬度的变化；（2）采煤机的工作位置不固定。

它在工作过程中要经常沿工作面移动，并需周期地横向移动；（3）需与其它机械配合工作。

因而它们需互相协调；（4）在井下使用。

其工作环境具有瓦斯和煤尘爆炸危险，离开起重和运输设备很远，也远离修配车间，因而不能就地进行金属加工或焊接作业，给维修机器带来困难，并使维修质量降低。

MG300/675-W新型液压牵引采煤机采用多电机传动，电机全部横向布置的总体设计，整机结构简单可靠，各大部件间只有联接关系，无传动环节。

有如下优点：（1）所有电机均为圆形电机，横向装入各独立的机箱孔，易于折装、维护、检修方便。

（2）采用新型液压传动系统和干式泵箱，液压油池与所有液压元件相分离，避免油液污染；主要液压元部件选用进口件，采用集成泵和集成马达，并设置在主泵、马达腔自动清洗系统，主泵、马达寿命长，泵箱结构简单，维修方便。