连续采煤机

连续采煤机（精选10篇）

连续采煤机 篇1

在煤矿施工中,可以通过连续采煤设备来开采煤炭,连续采煤机可以对岩石巷道进行开挖,也可以单独进行采煤,在很多大型的煤矿中被应用,是一种值得推广的挖煤机械设备。然而,我国国产的连续采煤机由于在技术上还不完善,投入相对较少,因此,在施工中往往不能适应现场的状况,就需要对连续采煤机的结构进行设计和优化。

1 连续采煤机的结构和运动

1.1 连续采煤机的结构和工作原理

连续采煤机可以适用于各种煤层煤矿的开采,最大的开采高度达到6m,在新开采的工艺下,同样可以利用连续采煤机开采边角煤、呈不规则性状的煤炭等,有利于增加煤炭的产量,也有利于提高矿井的使用率,延长寿命。目前我国比较常见的连续采煤机为12CM15-10D连续采煤机,其在技术上有一些较突出的特征。其截割的宽度可以达到3300mm,生产能力在15t/min~27t/min,在工作时,可以跨高进行操作,最大采高高度为4.6m。可以充分发挥其截割优势和采高优势,增大采煤的效率和采煤量。

连续采煤机的结构可以包括几个方面:行走结构、装运结构、切割结构、安全保护装置、电气系统等。其通常具有的结构特点主要包括四个方面:(1)可以进行多电机驱动。通过多个电动机进行驱动,分别作用与行走、切割、装运、冷却等系统,一般可以采用八个电机,有利于分工操作,提高施工的效率;(2)可以采用侧式装载的方法,在挖掘之后可以通过侧式装载机进行装运,并可以利用刮板机将其转运到采煤机的机尾处进行卸载;(3)具有履带行走机构。履带行走装置不仅可以顺利地通过,还可以很好地附着在土壤上,从而可以增大支撑面积,避免在不规则的道路中发生倾倒、歪斜的情况;(4)采煤机的电气系统。采煤机都配备电气系统,一般要求保证电气系统的安全性和可靠性,当主电路发生漏电、短路的情形时可以起到很好的隔绝和保护的效果。

1.2 连续采煤机运动学分析

1.2.1 行走机构运动分析

履带行走机构在对工作面进行切割时保持静止不动,而在掏槽时则以固定的速度前行,当履带行走机构向前行走时,主要经过发动机系统和传动系统,然后传送到驱动轮,可是实现驱动轮上的轮齿和履带齿的啮合,从而将履带卷起,并由后方向前方进行铺设,从而推动导向轮和支重轮的行走。

1.2.2 装载机构的运动分析

装载机构的型式可以分为两种,一是蟹爪式装载机构。其结构较为简单,装载的效率较高,但受到装载能力的限制,装载量小。二是星轮式装载机,星轮式装载机的机械结构也较为简单,可靠性强,其装载宽度也比蟹爪式装载机大,因此其装载能力大,装载量大。基于星轮装载机的优势,在具体的应用中,连续采煤机通常采用的是星轮装载机。具体的运动流程为:在两台交流电动机的驱动作用下,左右两侧的星轮装载机开始工作,两侧的装载机构分别进行驱动,更为安全可靠。

1.2.3 截割机构运动分析

截割机构的运动分为两个方面,一是采煤机挖槽的运动,二是截割机构的运动,这两个机构在运动时不相同,掏槽时连续采煤机一边行走一边进行截割,但摇臂不摆动,而在截割工作面时,连续采煤机是停止行走的,但摇臂搬动截割。

2 连续采煤机动力学分析

2.1 连续采煤机的震动模型

连续采煤机是一个复杂的系统,由多个运动、转动和摆动的零部件组成,在工作时,由于环境多变,其工作状态也多变,连续采煤机的动力学模型是由无限个动力学的系统组成。因此,在设计时可以将其简化如下:(1)煤壁单轴压缩的强度保持不变;(2)连续采煤机各个部分的质量均匀分布,零部件的质量都汇集在质心上;(3)每个部分的连接处的元件视为无质量;(4)底板不产生震动,视为平整,也没有变形。将系统简化,则系统的组成部分可以分为三个部分:滚筒、摇臂和机体,这三个部分的质量都汇集在质心上。

2.2 震动来源

震动的来源众多,其中主要包括四个方面:一是工作荷载引起的波动;二是旋转质量的不平衡;三是往复质量的不平衡,四是由于设计的安装或者故障引发的震动,本文主要探讨第一个和第二个方面的振动。

2.2.1 工作荷载引起的波动

在对煤岩进行截割时,不同的煤岩介质会施加不同的作用力,从而引起单个截齿承受力度的变化,突然变动的作用力可能导致截齿的磨损,甚至会发生截断的情况。因此,如果连续采煤机在已经迟钝或者截断的状态下工作,则截割时就会大量损耗机械能量,增加了采煤的成本。在截割的过程中,每个截齿所承受的力度具有不确定性,因此导致滚筒上的荷载量出现较大的波动,从而使机器产生剧烈的波动,影响了连续采煤机工作中的稳定性,缩短了各个零部件的使用寿命,增加了运行、维修的成本,可能产生安全隐患。

2.2.2 截割滚筒旋转质量的不平衡

滚筒在安装的过程中或多或少都会存在一些偏差,同时,叶片和截齿在滚筒圆周上不是均匀分布的状态,因此截割滚筒的中心和轴线不能实现重合,会产生离心力,惯性离心力大小和旋转不平衡质量、偏心距和角速度的平方成正比例关系。

2.3 连续采煤机的振动控制

连续采煤机工作的过程中,产生的振动会对设备的工作精度和准度产生影响,特别是当截齿瞬间的切割深度没有达到标准的要求时,则会进一步使截齿磨损,甚至破坏结构的内部,同时,还可能使机械的零部件产生位移,从而影响机械的正常工作。因此连续采煤机的振动对机械的使用寿命有着重大的影响,还会降低采煤的工作效率,因此对连续采煤机进行振动的测试和提出解决的方法具有重要的意义。

振动控制可以分为两种:一是振动的被动控制,二是振动的主动控制。振动的被动控制结构相对不灵活,不能及时反馈。在振动的主动控制中,做功机构需要消耗大量的能量,能量主要由能源进行补充,通常可以分为开环控制和闭环控制,目前主要利用闭环控制。振动的主动控制的方法可以分为三种:第一,及时调整谐振点来防止振动。要根据振动系统响应的大小来调整结构参数,从而可以有效地改变谐振点,防止共振;第二,对其施加反方向的作用力,从而达到减震效果;第三,将阻尼的大小进行调整,来吸收振动产生的能量,从而达到隔振的效果。

3 连续采煤机结构动态优化设计

3.1 建立有限元模型

3.1.1 物理模型

进入Pro/E,在标准的模式下建立一个三维模型,进行合理的推测和驾驶,将实体转化成对应的物理模型,简化的假定是每个物体的材料具有同向性,且内部没有缺陷。

3.1.2 数学模型

数学模型是在物理模型的基础上得来的,可以进行适当的假设,假定各种材料是线性的,平板大而薄,在简化后可以通过偏微分来对其进行描述。

3.1.3 建立有限元模型

有限元模型是在数学模型的基础上,也就是将偏微分方程离散为代数方程,从而进行解答。

3.2 灵敏度设计

建立有限元模型主要是为了进行优化设计,按照一定的约束目标,从而可以找到设计目标的假定值。在设计中,参数较多,因此每个具体的参数对目标的影响也不同,因此在进行优化设计时,可以忽略掉一些次要的设计参数,通过灵敏度的设计来选择重要的参数,找到最优的设计结果。截割臂的主要参数可以如图1所示,OA与AC的夹角为2°,OA和AC之间长度,截割臂的横截面积,还有截割油缸和截割臂之间连接点的位置。

4 结语

我国煤炭开采量日益增多,在施工中利用连续采煤机是必不可少的,连续采煤机的行走机构、装载机构和截割机构各有其自身动力学原理,在采煤机的运行中发挥着重要的作用。可以通过建立物理、数学和有限元模型的方法来对设计进行优化,减少连续采煤机的振动,提高整体性能,并推动连续采煤机不断进行改进,提高采煤水平。

摘要：随着我国工业化进程的推进,煤炭的开采量日益增多,在煤炭开采中需要利用一些设备,连续采煤机是一种重要的设备。国产连续采煤机的设计性能较差,质量也有待提高,因此不能更好地满足现场施工的需要,影响了我国连续采煤机的发展,降低了采煤的效率。本文介绍了连续采煤机的工作原理,并分析了连续采煤机的动态特性,并进行结构的优化设计。

关键词：连续采煤机,动态特性,结构设计与实现

参考文献

[1]张红顺.连续采煤机装运齿轮箱的约束模态试验分析[J].煤炭科学技术,2011,12:80-83.

[2]周茂普,等.缓倾斜煤层连续采煤机短壁开采工艺研究与应用[J].采矿与安全工程学报,2014,01:55-59.

[3]罗芳琼.基于RBF神经网络的连续采煤机故障诊断研究[J].煤矿机械,2013,05:297-299.

综采采煤机技术创新研究 篇2

关键词：综采；采煤机；关键技术；技术创新

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0034-02

工业是我国最重要的产业之一，并已经成为国民经济的重要支柱，而煤矿业在我国工业中具有非常重要的地位，属于基础性产业，今后和将来一段时间，还将会是国民经济中非常重要的产业。采煤机是煤炭开采的重要工具，尤其是综采采煤机在未来会获得广泛的应用，它的性能和质量不仅会对煤炭的产量产生较大的影响，而且不利于煤矿企业的生产工作安全进行，因此，加强综采采煤机技术创新研究势在必行，以改进综采采煤机的设计结构，提高其质量，从而提高其工作效率。

1 概述

霄云煤矿现在使用的采煤机为MG450/1020-QWD双滚筒采煤机，其主要技术参数如下：截割高度：2.0～4.0m，煤层倾角：0°～35°，机面高度：1573mm，截深：800mm，整机重量：46t。

2 综采采煤机技术发展现状及其存在问题

2.1 不重视基础理论研究

调查发现，西方一些发达国家比较重视综采采煤机的基础元部件的理论研究，此外，每个产品设计工作都有较为先进的理论支持。但是，我国的科研院所以及生产企业并不重视理论研究，一般在应用技术方面投入较多的精力。虽然我国引进了国外的先进技术，但也只是停留在模仿的层面上，在理论研究方面涉足太浅，从而造成了国产的综采采煤机基础元部件达不到应有的性能，严重影响了煤炭的开采工作。此外，我国在综采采煤机自动化等方面的基础理论研究还存在较大的漏洞。

2.2 缺乏核心技术

我国在综采采煤机生产技术研发方面往往是引进国外的相关技术加以模仿，没有一定的创新和自主知识产权。比如，我国在某些型号的综采采煤机的电液压阀方面并没有形成自己的技术，一般采用的是国外的技术；对于交流电牵引采煤机变频器，我国也没有研发出较为成熟的技术，而是国外用于地面的变频器，经过一系列改造工作，并加以组装，以专门用于服务综采采煤机。但是，这种组装的变频具有较低的性能，以至于在某些情况下难以使用。

2.3 寿命短，可靠性差

我国综采采煤机所用的金属材料、重要元部件、轴承、密闭装置、电动机、液压零部件、电气零部件等，在使用寿命与可靠性方面还处于一个较低的档次，与西方一些发达国家相比，还存在一定的差距。这一系列问题致使我国制造的综采采煤机具有寿命短、可靠性差等缺点。例如，我国制造的某一型号的综采采煤机的齿轮寿命很短，仅仅有4000h左右，而国外制造的这种齿轮的寿命是国内的四倍还要多；国内制造的皮带机托辊的使用寿命一般为30000h左右，但这种装置在国外制造则有三倍于国内的寿命。

3 综采采煤机技术的发展趋势探讨

3.1 强力销轨式牵引系统

随着煤矿科技的不断进步，装机功率以及牵引力和牵引速度逐渐变大，这对综采采煤机牵引系统提出了较高的要求。结合煤炭开采的具体实际以及发展态势可知，高产高效综采采煤机需要强力销轨式牵引系统，这一牵引系统还应具备以下五个优点：一是开发强度高；二是适应能力强；三是可靠性高；四是节距大；五是寿命较长等。

3.2 基于网络化、模块化的分布式电气控制系统

进入20世纪以来，我国在电气控制技术方面取得了较好的发展，综采采煤机的控制系统将会朝着模块化、网络化方向发展，也是其发展的一个必然趋势。这一系统是根据功能来进行模块划分的，也可以结合用户的需要而定。这些模块主要有中央处理器模块等，并为综采采煤机远程控制技术发展提供了良好的平台。

3.3 采煤机自动化开采技术

实现工作面远程操控，需要建立完备的无线高速信号传输装置，此外，还得研究综采采煤机工作影像传输技术。建立专用计算机控制系统，以实现综采采煤机操作远程控制，这一系统需具备以下特点：一是可靠性高；二是性能高；三是抗干扰以及抗热效应能力强等。同时，为实现工作面自动化开采，需要综采采煤机、刮板输送机和液压支架三者之间的有机配合，并与计算机控制系统形成一个完整体系。

3.3.1 采煤机记忆割煤技术。采煤机自适应控制技术是实现我国无人化综采工作面的关键技术，记忆截割恰恰是该技术的突破口。通过示范刀学习，采煤机中央处理器通过监测摇臂传感器的角度变化计算滚筒位置，记录采煤机在工作面内任一位置对应的滚筒高度参数，并根据左右牵引部大齿轮上速度传感器自动计算采煤机位置和方向。所有实现自动化开采所需参数如采高、卧底量、滚筒位置等可准确确定并精确控制，同时可存储、传输、读取。采煤机切割高度能够随煤层变化而自动调整。这是实现远程控制采煤机首先要解决的问题。

3.3.2 采煤机与液压支架联动技术。支架可以及时获得采煤机的位置和方向信息，并根据这些信息自动控制支架的动作。采煤机和支架间的信息传输、电液系统的自动控制是实现采煤机与支架联动的关键技术。

3.3.3 采煤机与工作面输送系统的协调控制。综采工作面输送系统的工作状态也是决定采煤机行走速度的关键因素。如工作面刮板输送机和带式输送机出现运量超限等问题时，能自动及时调整采煤机的工作参数。

4 结语

总之，随着国民经济的进一步发展，煤炭的消耗量会持续增加。采煤机作为煤炭开采的重要工具，尤其是综采采煤机，应得到进一步创新，不断在技术上达到国际前沿水平。我国加入世贸组织和改革开放的进程不断加快，给综采采煤机技术的发展带来挑战的同时，也带来了机遇。因此，必须结合我国实际，积极创新，力争实现综采采煤机技术创新新突破，从而保障我国经济较快较好发展。

参考文献

[1] 张世洪，汪崇建，刘振坚.我国滚筒式采煤机技术现状与发展趋势[A].煤矿安全与机械化——采、掘、运装备论文集[C].2006.

[2] 李光煜，赵荣，张春祥，等.我国采煤机的发展与前景[J].煤炭技术，2001，20（2）：3-5.

[3] 刘春生，闫晓林.国内大功率自动化电牵引采煤机的现状和发展[J].煤矿机电，2003，（5）：39-44.

[4] 马正兰，杜长龙，刘送永，等.采煤机截割载荷检测技术[J].煤炭科学技术，2009，37（11）：68-69.

连续采煤机 篇3

关键词：连续采煤机,掘进,富水区,探放水,支护

神东矿区是我国重要的亿吨级煤炭生产基地, 主要生产低灰、低硫、高发热量的优质动力煤。神东矿区开采煤层多为浅埋深的近水平煤层, 采取集约化的开采模式、简化的开拓开采布局、现代化的生产技术装备, 实现了煤炭的高产高效开采。在神东矿区, 连续采煤机被广泛应用在煤巷掘进中。以连续采煤机为龙头设备的煤巷快速掘进优势突出, 当其配备合理的配套设备, 可完成煤巷的快速掘进, 效率普遍比国内的悬臂式掘进机高4倍~5倍[1]。但神东矿区的水文工程地质具有浅埋深、薄基岩、富含潜水的厚松散覆盖层的特点, 在连续采煤机掘进过程中, 影响正常掘进、影响生产接续、甚至影响安全生产。

1 富水区对连续采煤机掘进的影响

富水区下顶板含水层层位对工作面安全回采具有显著影响, 随煤层开采, 处于垮落带和裂隙带的含水层遭到破坏, 成为工作面的直接充水水源, 给工作面带来水害隐患。此外, 当巷道围岩存在富水岩层时, 一方面导致围岩强度降低, 完整性受到破坏;另一方面, 由于开挖、支护等扰动为围岩水渗流提供了有利通道, 导致围岩的孔隙水压力快速降低, 有效应力增大, 围岩破裂快速向深部发展, 容易发生失稳[2,3,4]。

连续采煤机在富水区掘进既受到顶板水对安全的影响, 又受到顶板水对巷道围岩稳定性的影响, 尤其是大断面煤巷围岩的稳定性更容易受到破坏。具体表现在:①遇到富水区, 滴、淋、渗、涌水增大, 可能遇到大面积水体, 如不谨慎处理, 易发生透水事故, 给掘进带来危险;②富水区下顶板静水压大, 采用连续采煤机掘进的巷道多高度大、宽度大、断面大, 随着开挖易失稳, 如支护不到位易发生巷道变形, 严重的甚至发生片帮和冒顶, 导致连续采煤机难以发挥快速掘进的特点。

2 工作面基本情况

哈拉沟煤矿22409运输顺槽、22410回风顺槽掘进工作面, 位于在22煤层四盘区, 沿着22煤层底板掘进, 煤层倾角为1°~3°, 煤层平均厚度4.94 m, 选用12CM15-10D型连续采煤机进行掘进, 用4EOO-2250-WT型锚杆机对巷道进行支护, 两条巷道高3.8m, 宽5.6m, 断面积21.28m2。老顶由一套砂岩组成, 厚度大于20m, 整体性强、坚硬、难垮落。直接顶岩性为砂质泥岩, 平均厚度13.91m。上覆基岩厚度为64m~90m, 松散层厚度为35m~80m。在距离中央回风大巷2245m~3052m区域为强富水区, 主要水害为第四系松散含水层水、基岩裂隙水和老空水, 含水层厚度为5m~25m, 富水性中等~强。巷道掘进至设计的切眼位置及切眼后排矸巷时靠近大柳塔矿22612、22613工作面采空区, 采空区积水量约4.2万m3。

3 实例分析和采取措施

根据神东矿区开采经验:当基岩厚度大于50m时, 覆岩垂直方向上有可能出现一般开采条件下的三带或两带, 裂隙带波及上覆含水层时, 工作面会发生涌水, 甚至会突水[3]。哈拉沟煤矿22409运输顺槽、22410回风顺槽掘进工作面含水层的厚度最大能达到25m, 静水压力大, 具有较大的水势能, 且在临近采空区有大量积水, 在掘进过程中既容易发生水害危险, 局部地质构造较复杂, 出现冲刷、顶板破碎、淋水大、冒顶, 给支护带来困难, 导致连续采煤机难以发挥高效。

根据以上分析, 针对哈拉沟煤矿22409运输顺槽、22410回风顺槽掘进工作面采用连续采煤机进行掘进遇到富水区的情况, 主要从以下三个方面加强安全工作和提高效率:

3.1 加强观测、坚持做好“先探后掘”

连续采煤机司机在掘进时, 如果发现挂红、挂汗、水叫、空气变冷、出现雾气、响声异常、工作面涌水量变大, 瓦斯、一氧化碳等有害气体浓度变化异常时, 需查明原因, 并及时汇报。

巷道掘进至距离22612、22613工作面采空区200m时必须“先探后掘”, 沿中线开始布置探眼, 钻孔深度60m, 相应的掘进进度不能超过30m, 到端头位置, 钻孔超过尾巷30m。设计和施工要保证超前距及帮距符合《煤矿防治水规定》要求。现场掘进过程中, 相应的掘进循环进度必须小于探眼深度在掘进方向的投影30m, 严禁超探眼掘进、无探眼作业。如因钻机设备原因未能探到指定位置, 则现场放小掘进深度, 以保证掘进巷道在探眼可控制范围内掘进。如钻孔与老空贯通, 探眼作业人员及时联系跟班领导, 检查后堵钻。

3.2 加强支护、确保巷道稳定性

掘进过程中, 顶板出现裂隙、离层、掉渣, 应采取“钢筋网+锚杆”联合支护。锚杆型号φ16mm×1800mm, 排距1100mm, 距两帮200mm布置一根锚杆, 每排6根锚杆, 网片搭接长度100mm, 并用10#铁线每隔200mm绑扎一道。

遇到局部地质构造较复杂, 出现冲刷、顶板破碎、淋水大、断层、冒顶时, 必须采取短掘短支, 使用“锚杆+钢筋网”联合支护。锚杆型号φ16×2100mm, 钢筋网φ6.5mm×1200mm×5300mm, 排距1100mm, 距两帮200mm布置一根锚杆, 每排6根锚杆, 网片搭接长度100mm, 并用10#铁线每隔200mm绑扎一道。支护完成后用锚索加强支护, 间排距2.5m×3m, 当顶板破碎、冒顶严重时, 使用3mm×230mm×5000/4600mm的W钢带加强支护。

3.3 保证排水能力、确保正常排水

根据哈拉沟煤矿水文地质条件, 预计正常涌水量为30m3/h, 最大涌水量100m3/h。为保证正常排水, 加大排水设防能力, 要求巷道排水能力不小于120m3/h, 必要时候在22409运输顺槽、22410回风顺槽设接力水仓缓减排水压力。同时, 要有专人每天检查工作面排水设施的完好情况, 及时维修、更换不能正常工作的水泵。保证排水管路及水泵延到迎头, 并有20m的余量, 工作面备一台45k W水泵, 同时准备100m排水管、100m6平方电缆及其他排水材料作为应急排水。工作面备编织袋30个, 出现溃水时, 筑挡水坝阻止水势蔓延, 集中抽排。

4 结论

哈拉沟煤矿22409运输顺槽、22410回风顺槽掘进工作面在富水区下掘进过程中发现有滴、淋、渗、涌水现象, 在裂隙发育地段和临近采空区涌水量明显增大, 且连续采煤机掘进巷道断面大, 遇到冲刷、顶板破碎区域时给支护带来困难, 巷道容易失稳。

通过采取上文措施, 两个工作面在掘进过程中并未发生水害事故, 保证了连续采煤机的安全高效掘进。同时得出:导致连续采煤机在富水区下掘进速度下降的原因主要是探放水和加强支护。故此, 可以采用物探、钻探的手段加强对富水区, 尤其是采空区积聚的水体进行探测, 确保探测准确, 减少不必要的钻孔施工;提高巷道支护质量, 保证巷道稳定性, 减少巷道翻修, 确保作业空间安全可靠;科学合理安排作业工序和时间, 实现平行作业, 提高时间利用率和掘进效率。

参考文献

采煤机螺旋滚筒的技术改造 篇4

关键词螺旋滚筒；技术改造；采煤比能耗

中图分类号TD42文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0177-01

采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，截齿装在焊于螺旋叶片上的齿座套中，工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面输送机。对螺旋滚筒的技术改造的基本要求是：采出的块煤要多，产生的煤尘要少，即截割比能耗要低，截割阻力和牵引阻力要比较均衡地作用在滚筒上。这些要求若能实现，采煤机的生产率就可以提高。

1螺旋滚筒技术改造的理论基础

影响滚筒截割块率的因素很多，除煤质本身的性能特点外，主要受滚筒设计方面的截齿数量（m）、截距（t）和工作过程中切削厚度（h）影响，造成采煤的一次破碎。另外，滚筒在装煤过程中，由于煤炭的相互挤压，容易造成二次破碎。因此在螺旋滚筒的设计中，应从这两个方面进行考虑，通过优化设计和改造，选择逼近理想的参数，才能达到提高块率，提高装煤效果的目的。

1）截距的影响。在切削厚度保持不变的条件下，当增大截距时，由于切削断面增大，而相邻截槽的相互影响减弱，截割阻力（Z）随着增大。当截距增大到（5～6）h后，相邻截槽的影响已减弱到可以忽略，截距再增大，截割阻力也增加得很小。截割比能耗（HW）在截距为（1～1.4）h时最小，这个截距（topt）被认为是最佳截距。当截距小于最佳截距时，由于切削断面太小，截割比能耗较高，且截距越小，截割比能耗越高。当截距大于最佳截距时，因相邻截槽的相互影响减弱，截割阻力增大，故截割比能耗反而增大，并趋于某个极限值。

2）采煤比能耗与切削厚度的关系。当截距为对应最佳截距时，截割比能耗与切削厚度的关系如图1中的曲线Ⅱ。因为具体滚筒的截距是固定的，不可能随着切削厚度改变，因此其截割比能耗曲线Ⅱ只能在某一点上与曲线Ⅰ重合，在其它切削厚度时截割比能耗将大于曲线Ⅰ的对应值。同时，当平均切削厚度增大时，由于循环煤增多，装煤比能耗也相应增多（曲线Ⅲ）。曲线Ⅱ与曲线Ⅲ的叠加，即是滚筒采煤比能耗 （曲线Ⅳ）。采煤比能耗和极限切削厚度一般由滚筒的结构和参数所决定。受截齿伸出长度和采煤机稳定性的限制，平均切削厚度小于极限切削厚度，采煤比能耗则大于理论的最佳值。

平均切削厚度

图1滚筒采煤比能耗与切削厚度的关系

2技术改造的几点做法

2.1提高截割块率的措施

针对采煤机螺旋滚筒，在要求提高采煤块率的设计时，主要应从截齿形状的选择、截齿的数量和截线距三个方面加以考虑。

1）截齿的选择。采煤机螺旋滚筒采用的截齿，基本可以分为两大类：扁截齿和镐型截齿。扁截齿前面是平的，截刃是直的，虽然硬质合金片镶焊的比较牢固，但因截刃和侧刃不锋利，截割阻力较大，齿身受到的弯矩较大，采煤块率低，生成粉尘较多。镐型截齿的优点是：齿身不易折断，齿座与叶片的连结长度较大，故强度好；内喷雾时截齿前面能得到有效的喷射，有利于灭尘；工作时截角较小，齿身受到的弯矩较小，有利于降低比能耗；形状简单，制作方便。因此，选用镐型截齿。经井下实际使用，在提高块率和降低粉尘方面取得了较好的效果。

2）减少采煤机滚筒的截齿数量，增大截距。采煤机滚筒截齿由原来的32齿减少到24齿，端盘12齿，其截齿安装倾斜角度分别为45°齿5个，30°齿3个，15°齿1个，10°齿1个，0°齿 1个，-5°齿1个。三个螺旋叶片上每片 4齿，12个齿中-5°齿2个，-10°齿10个。叶片上截齿的负角度安装用来平衡滚筒割煤时的轴向力。同时该方式可以造成滚筒在进给时，截齿两侧的截割阻力不平衡，产生转动，截齿自转自锐，可以减少齿尖被磨偏而早期失效。将叶片截距由原来的34mm增大到40mm，以提高滚筒原煤开采块率。

3）采煤机滚筒截齿布置采用一线一齿的方式。采用该方式可增大单齿截割面积，提高滚筒截割块率。为解决叶片齿与端盘在滚筒圆周方向上重叠，影响滚筒和工作平衡性的矛盾。采用截齿在滚筒圆周上的均布，叶片非均布，则可解决这一矛盾，这种结构可使滚筒切向力波动系数降低，能最大限度地减少滚筒截齿数，减少截割过程中煤的一次破碎率。

2.2提高装煤效果的优化措施

装煤的基本过程是螺旋叶片将煤沿滚筒轴向推至输送机旁，然后利用螺旋叶片末端将煤抛到输送机内。根据相关资料的分析，影响滚筒装煤效果的主要因素有：滚筒转速、牵引速度、螺旋叶片升角、滚筒外径和筒体直径等。参照电牵引采煤机滚筒结构，经论证后，将原滚筒筒体的直径由980mm减小到780mm，从而增大螺旋叶片的过煤空间高度和过煤量，提高滚筒的装煤效果，减小了煤炭相互挤压造成的二次破碎。

根据理论公式：

式中：Q为螺旋滚筒装煤量；D1，D2为叶片直径和筒毂直径；s为螺距；m为螺旋头数；n为滚筒转速，r/min；γ为散体煤容量；ψ为螺旋有效断面的充填系数；K为考虑由螺旋实际装入输送机的煤量的系数。

经计算，理论上可增加滚筒装煤量约15.4%。优化设计完成后，滚筒的部分技术参照数如表1。

2.3提高结构强度和延长使用寿命的优化改造措施

为了保证产品质量，达到部颁标准，制造中完善了工艺措施和工艺装备，主要有以下几点：①采用CO2气体保护焊，具有热量集中、熔池深、焊接强度高的特点。要求螺旋滚筒上的主要承载焊缝必须采用CO2气体保护焊。②螺旋叶片、滚筒端盘采用专用胎具压制而成。为了增加强度，端盘与筒体焊接处，加焊加强筋板。③对截齿、齿座、齿靴等外购件在使用前必须严格检验，把好质量关。为了延长截齿的使用寿命，用于除尘的内喷雾喷嘴位置设计为正对每个齿尖，用来达到冷却截齿的目的。④齿座组焊在专用的胎具上施焊，并及时利用样板截齿检测齿座的焊接位置。焊接时要求对齿座焊缝周围的母体进行预热200℃左右，以减少焊接应力。⑤装载叶片的出口端堆焊90#高铬耐磨焊条，要求硬度达到HRC50左右，增加耐磨性。⑥滚筒焊接完成后，及时利用TZ-21型震动时效装置进行时效处理，以消除或减少焊接应力。

3结论

①本次优化后的螺旋滚筒主要特点是截齿少，单齿截割面积大，并经工业生产试验证明达到了预期的效果。但也存在着弱点，第一个是由于截齿少，单齿负荷较大。另一个弱点是由于其截线距较大，当叶片上的截齿有一个损掉，而没有及时安装新的截齿时，容易将齿套磨损，所以使用过程中应及时检查截齿是否处于完好状态。②在确定采煤机螺旋滚筒的参数时，应根据所开采的煤层地质条件，煤质特性，有针对性地采取优化措施，提高螺旋滚筒的生产使用性能，充分发挥采煤机综合性能。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1997.

[2]魏同.总工程师工作指南[M].北京:煤炭工业出版社,1990.

作者简介

连续采煤机 篇5

柠条塔矿井的N1202工作面胶辅运顺槽沿2-2煤煤层底板掘进, 由神南产业发展有限公司掘进中心第一项目部负责施工。N1202工作面胶辅运顺槽施工过程中采取合理选择连采机掘进施工工艺, 优化业务流程和劳动组织, 加强施工管理等一系列措施, 实现了煤巷快速掘进。

1 工程概况

N1202工作面地表位于考考乌素沟以北井田东翼, 地表为黄土梁峁沟壑区, 冲沟发育, 梁峁地形居多。该工作面地表处喷素叶沟、石峡沟之间, 大气降水形成的地表面流将通过冲沟汇集到喷素叶沟、石峡沟。井下位于井田北翼近水平单倾斜构造的东侧, 方位角253°07'。煤层近水平, 由东向西, 煤层以0°8'40"~0°22'13"的坡度向西南渐过度至向西北倾斜, 局部有一定的起伏。无断层, 节理裂隙构造局部发育, 地质构造简单。

该面西邻2-2煤辅运大巷, 东为催家沟煤矿, 切眼距该矿井田边界距离约为200m, 南为N1200工作面, 北为实煤区。该面2-2煤层厚度5.52~6.49 m, 平均厚度6.01m, 以半亮型煤为主, 煤层总体上东、南稍厚, 西、北稍薄, 工作面西部不含矸, 西部于煤层中上部含夹矸一层, 厚0.1m, 由东南向西北增厚, 岩性主要为粉砂岩。

煤层赋存稳定, 埋藏深度80~153m。土层厚度35~60m:沟谷区薄, 梁峁区厚。基岩厚度一般70~95 m, 其厚度变化与土层厚度变化大体相当。顶板自下而上有粉砂岩、中细粒砂岩、细粒砂岩。

直接顶:为灰、深灰色粉砂岩, 局部夹砂质泥岩、泥岩, 含植物根茎化石及泥质包裹体。厚1.10~10.59m, 平均厚10.0m。

底板:为灰色、浅灰色, 中细粒长石砂岩, 成分以石英为主, 长石次之, 分选性好—较差, 棱角—次棱角状, 局部夹粉砂岩, 具波状层理, 泥钙质胶结。厚1.0~1.82m, 一般厚1.25m。

细粒砂岩:灰—灰白色, 以石英为主, 长石次之, 局部含较多暗色矿物, 分选中等, 波状层理局部发育。局部底部有砂质泥岩, 易碎。分布于工作面东部, 西部缺失。厚1.10~10.59m, 一般厚5.84m。

2 巷道布置及设计

N1202工作面顺槽采用三条巷道布置形式, 分别为回风顺槽、胶带运输顺槽和辅助运输顺槽, 胶带运输顺槽服务于N1202工作面生产期间的煤炭运输, N1202工作面胶运顺槽设计长度1886.628m, 巷道掘进宽度6200mm, 高度3800mm, 掘进断面面积24.8m2。N1202辅运巷作为柠条塔矿N1202综采工作面的进风及辅助运输巷道, N1202辅运顺槽设计长度1983.448m, 巷道掘进宽度6200m m,

高度3800mm, 掘进断面面积23.66m2。

巷道顶部采用锚网梁、锚索联合支护, 帮部采用锚杆支护。

3 巷道支护形式与参数

采用锚网索联合支护:顶部锚杆铺钢筋网支护, 采用锚索加强支护, 帮部采用锚杆铺铅丝网支护。支护参数如下:

锚杆:顶部采用Ф20×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆;帮部采用Ф18×2200mm玻璃钢锚杆 (推采帮) 及Ф16×1800mm钢筋锚杆。

钢托板:顶部采用国家标准的Q235钢托板, 规格为150×150×10m m;帮部采用玻璃钢托盘。

锚固剂:锚杆孔每孔装药卷K2335和Z2360各1支, 锚索孔每孔装药卷3支。

锚杆间排距及排列方式:N1202工作面胶带运输顺槽顶部锚杆间排距:900×1000mm, 帮部间排距:1000×1000mm, 每排2根, 矩形方式排列;辅助运输顺槽顶部锚杆间排距:1000×1000mm, 帮部间排距:1000×1000mm, 每排3根, 矩形方式排列。

锚杆角度:顶部靠两帮第一根锚杆与铅锤线成10度夹角, 两帮靠顶部第一根锚杆与水平线成10度夹角, 其他锚杆均与巷道顶帮轮廓线垂直布置。

铺网:顶部挂Ф6.5钢筋网, 网格140×140mm, 搭接均不小于一个网孔, 帮部挂双向塑料网, 网孔为50×50mm;要求网与网搭接不小于100mm。

锚杆锚固力不小于6t, 锚杆间排距偏差不超过±100mm。

永久支护距工作面最大空顶距离不得超过26m, 临时支护距工作面最大空顶距离不得超过6m, 帮部锚杆距工作面最大距离不得超过30m。围岩地质条件变差时, 顶部锚杆应紧跟工作面。

巷道锚索每排1根布置, 排距3000m, 锚索索体材料为高强度低松弛预应力钢绞线, 公称直径15.24mm, 极限拉断力270KN, 延伸率3%, 锚索长度7m。巷道与联巷交叉口抹角处增加2根锚索加强支护。

4 掘进施工工艺

4.1 设备及其配套

N1202辅运、胶运顺槽工作面掘进使用连续采煤机及其配套设备施工。共配置一台12CM15—10D连续采煤机, 一台10SC32-48B型梭车, 一台CMM25-4四臂锚杆机, 一台PZL460-150型履带式转载破碎机, 一台防爆装载机。

施工时, 选用美国JOY公司制造的12CM15—10D型连续采煤机来完成割煤和装煤工序;选用JOY公司制造的10SC32型梭车来完成煤炭运输, 利用煤科院设计制造的PZL460/150型给料破碎机完成煤炭的转载和破碎工作, 破碎机运出的煤炭通过BST1080/1000胶带输送机运出工作面到N1202胶运皮带机头, 经北翼2-2煤胶带运输大巷进入主运输系统运出地面;选用煤科院设计制造CMM4-25型的煤矿用液压四臂锚杆机完成巷道支护工作。选用防爆装载机来完成材料、物料、设备的运送和搬移, 以及巷道浮煤的清理等工作;选用防爆无轨胶轮车选用完成材料、设备、人员的辅助运输。

4.2 施工方式

掘进工作面采用压入式通风, 局部通风机供风;该工作面采用两条巷道平行掘进的施工方式, 用四台局部通风机为工作面供风, 其中两台正常供风, 两台备用。

4.3 供电方式

掘进工作面供电从井下2-2煤采区变电所取10KV高压电源供电, 工作面采用一台KBSGZY-1250/10/1.14移动变压器和一台KBS-GZY-500/10/0.66移动变压器和一台KBSGZY-200/10/0.66分别向电器设备提供1140V以及660V的AC电源。

4.4 供水方式

N1202胶运、N1202辅运大巷供水系统水源是通过北翼2-2煤消防管路中用φ108mm钢管引出, 经过辅运顺槽一联巷、胶运顺槽到掘进工作面。

4.5 施工工序

施工工序包括掘进、通风、装载、运输、支护。

4.6 施工方法

采用12CM15—10D连续采煤机双巷掘进, 激光指向仪定向;皮带输送机、梭车联合出煤;CMM25-4四臂锚杆机钻孔、安装锚杆。为保证快速掘进的底板管理, 巷道沿2-2煤底板掘进, 巷道底部部留底煤厚度300~400mm。

4.7 工艺流程

交接班———开工前安全质量设备检查 (敲帮问顶、瓦斯、工程质量、探头、设备等检查) ———开机前准备———截割 (出煤) ———中间安全检查———支护———延伸皮带———清理现场和验收检查。工作面掘支采用平行作业, 掘进中一台锚杆钻机进行巷道临时支护, 另一台锚杆钻机进行巷道永久支护。

4.8 掘进机进刀工艺

掘进机进刀工艺示意图见图2。

4.9 劳动组织

1) 作业方式:采用“三八”工作制, 两半班生产, 半班检修。

2) 劳动组织表:劳动组织配备表见表1所示。

4.1 0 生产组织

4.1 0. 1 作业形式

采用“三八”制作业形式, 即 (两个生产班八小时生产, 检修班前半个班检修, 后半个班生产。根据连采掘进最大空顶距不超过15m确定, 八小时生产两个循环) 。

4.1 0. 2 工序安排

班次安排:工作面采用掘进与支护平行作业的循环作业方式。实行“三八”作业制, 即两个生产班八小时生产;一个检修班八小时检修。根据连采掘进最大空顶距不超过驾驶室至滚筒范围确定, 八小时生产时两个循环。

工序安排:每一个交接班首先进行10分钟的交接班, 然后进行20分钟的安全检查, 其次进行正常掘进和锚杆支护, 当掘进完一个循环后要认真检查安全情况和设备完好情况, 具备调机条件时进行下一个循环, 在完成以上工作的同时进行其它辅助工作。

生产劳动定额的确定:

1) 用连采机梭车正常掘进时每一个循环进度为13m, 夜班和中班分别掘进2个循环即掘进52m, 即全天掘进52m, 支护锚杆588根。

2) 正常每日掘进进尺为52m, 支护锚杆475根。

3) 每月以30天, 除去安皮带和倒系统影响3天外, 每月以27天、正规循环率达80%计算, 月进尺为1134m, 支护锚杆为12814根。

为了充分利用工时, 采用各工种平行与顺序作业相结合的劳动组织方式, 各工种之间尽可能组织平行作业, 即将工作面的工作按生产需要分成若干工种, 各工种各负其责, 互相配合, 共同完成工作面的落煤、装煤、运煤、支护、设备搬迁、接风筒, 运送材料及清理巷道等工作。每班配备一名机电副班长, 巡回检查设备运行情况, 保证机械设备的正常运行。

5 巷道掘进与支护效果

巷道月掘进量最高达到1287m/月的良好记录, 创造了20m2以上大断面煤巷掘进新纪录, 实现了快速、安全、高效地掘进巷道, 解决了矿井正常的采掘衔接的难题。

通过对巷道表面位移、顶板离层、锚固力等的监测, 评价支护效果如下:

1) 在掘进期间, 巷道顶板下沉量很小, 两帮移进量最大为5m m/d;

2) 从顶板锚杆的受力情况来看, 锚杆受轴向拉力最大50kN, 整个锚杆杆体基本处于受拉状态, 经测试所有受测锚杆均未超过屈服极限, 说明支护强度可靠;

3) 巷道沿2-2煤底板掘进, 留底煤厚度300~400m m, 保证了快速掘进的底板管理。

6 结语

坚硬煤层大断面回采巷道连续采煤机掘进技术的使用, 实现了快速、安全、高效地掘进巷道, 解决了正常的采掘衔接的难题。

1) 巷道月掘进量达到1287m/月, 平均单进42.9 m/天。

2) 连采掘进及锚网索联合支护的应用, 大大提高了巷道掘进进尺, 又降低了巷道的支护成本, 保证了安全, 减轻了工人的劳动强度, 改善了现场环境;同时, 掘进和支护平行作业, 提高了巷道的支护进度, 保证了掘进作业时间。

3) 通过对巷道表面位移、顶板离层、锚固力等的监测掘进工作面的压力显现, 保证巷道的掘进安全。

4) 掘进工作面运输系统与矿井主运系统相互独立, 使工作面生产期间煤炭运输不受矿井运输系统的影响, 保证了煤炭的连续运输。

5) 生产人员的合理配备和组织, 降低了生产期间设备故障对生产的影响。

参考文献

[1]刘涛.厚煤层大采高综采技术现状[J].煤炭工程, 2002.

[2]伍永平, 柴敬.回采巷道内岩体结构与支护体相互作用分析[J].阜新矿业学院学报 (自然科学版) , 1997.

[3]侯朝炯, 郭励生, 勾攀峰.煤巷锚杆支护[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.

连续采煤机 篇6

连续采煤机是现代化的采掘设备,履带行走装置是连续采煤机的重要组成部分,在连续采煤机工作过程中,履带行走装置承受着来自煤壁及底板的巨大载荷,直接影响连续采煤机的工作可靠性[1]。本文在虚拟环境中对履带行走装置进行仿真分析,以降低开发成本,缩短开发周期,同时提高产品的市场竞争力。

1 连续采煤机履带行走装置工作原理

连续采煤机履带行走装置的工作原理如下:驱动轮在减速器驱动转矩的作用下,通过轮齿和履带板之间的啮合,连续不断地把履带从后方卷起。接地的那部分履带给地面一个向后的作用力,而地面相应地给履带一个向前的反作用力,这个反作用力是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时,履带架就在履带上表面向前滑动,从而使机器向前行驶[2]。

连续采煤机行走时,需要不断克服行走中所遇到的各种运动阻力,牵引力也就是用于克服这些运动阻力的[3]。图1是连续采煤机履带行走装置的受力简图,其中,G为连续采煤机的整机重力,Fn为履带行走装置的内阻力,Ff为地面与履带板之间的摩擦力,FN为地面支撑力,Fh为地面对履带板的阻力。牵引力计算原则是:行走装置的牵引力应该大于总阻力,而牵引力又不应超过履带板与地面的附着力。

2 动力学仿真模型的建立

用UG软件建立履带行走装置各部件的三维模型,装配完毕后导入ADAMS/View环境中,然后在每个构件上施加各种约束以及接触力,从而确定各个构件的相对运动关系,并将不同构件连接起来组成一个完整的虚拟样机动力学模型。

2.1 模型简化

如果将整个履带行走装置上的所有部件都导入ADAMS进行仿真,那会使仿真变得很困难甚至不能实现,因此,在仿真的时候,需要将模型进行简化。模型简化原则是:①将各履带板之间的连接销轴等零件简化掉,对仿真结果影响不大[4];②作为一个单独的牛顿惯性参考系,“地面”在这里也作为一个构件,它固定在一个“绝对静止”的空间中,属于“地面”上的任何构件的速度和加速度均为零;③为提高建模的灵活性,将履带架简化,并将驱动轮和导向轮都与履带架铰接。依据上述简化原则得到的连续采煤机履带行走装置模型如图2所示。

模型建立完毕后,使用UG与ADAMS的良好接口Parasolid,将装配图整体从UG导入ADAMS中,因为接口良好,故整个模型每个零件的属性,包括体积、密度和零件的定位关系都不会改变,数据也不会有任何丢失。

2.2 施加约束

创建了模型后,需要添加约束,定义各个构件的相对运动关系。

2.3 施加接触力

在履带行走装置中,由于履带板块数比较多,运动的时候驱动轮、导向轮及履带架都与每块履带板有接触力作用,所以用常规的方法来逐个施加接触力既不准确也难以实现。在建立动力学模型过程中,每个接触力的施加都可编制一段macro语句来实现,这样会大大简化接触力的施加过程[5]。

2.4 基本动力学载荷的处理

为了使履带行走装置的动力学仿真顺利进行,将各种阻力计算出来后,以集中力的形式直接施加到履带行走装置质心的位置上,这样对仿真结果影响不是很大,而且既可以减少计算量,也能提高仿真速度。

3 动力学仿真分析

3.1 仿真设置

根据ADAMS中提供的已有单位,将整个系统单位设置为MKS,另外求解器选用GSTIFF的I3格式,并将Error改为0.1,以满足系统要求。在左、右两驱动轮上施加速度驱动为30.0d*time,表示驱动轮每秒钟转过30o。仿真时间为10 s,步数为1 000。

3.2 仿真结果分析

仿真结束后可以进入PostProcessor 后处理模块查看所需的结果曲线,仿真结果如图3～图7所示。

由图3和图4可看出:当驱动轮施加恒定的转速时,驱动轮质心的水平速度和加速度并非是均匀的,而是呈周期性变化,这些周期性的波动是由于驱动轮与履带板啮合时突然受力造成的;在每个变化周期中间,加速度曲线有一些不规律的突然增大点,这是因为在仿真中驱动轮与履带板的接触面出现棱角与平面接触的现象,所以力出现突然增大。但在真实环境中这种绝对的棱角与平面的接触是不存在的,所以这些突然增大点可以忽略。

由图5可以看出:驱动轮开始运行,1#履带板慢慢与驱动轮啮合,1#履带板与驱动轮之间水平(X轴)方向的接触力沿着X轴正向;当履带板运动到与驱动轮质心在同一个水平面上时,1#履带板与驱动轮之间X轴方向的接触力达到最大值;而当1#履带板高于驱动轮质心的时候,1#履带板与驱动轮之间X轴方向的接触力仍然是沿着X轴正向,直到1#履带板与驱动轮之间脱离啮合;当1#履带板与驱动轮之间脱离啮合后,它们之间X轴的接触力就变为零。垂直(Y轴)方向上,1#履带板与驱动轮之间的接触力曲线为近似正弦曲线分布;刚开始运动时,1#履带板与驱动轮之间的接触力是负值,当履带板运动到与驱动轮质心在同一个水平面上的时候,它们之间Y轴方向的接触力变为零,1#履带板与驱动轮继续啮合运动,1#履带板与驱动轮之间的接触力由沿着Y轴负方向转变成沿着Y轴正方向,随着履带板脱离驱动轮,Y方向作用力减小为零。

从图6和图7可以看出,驱动轮与履带板之间在水平方向和竖直方向的受力变化情况很相似,而且在竖直方向近似可以看成正弦曲线,这和普通链传动基本吻合。各履带板与驱动轮之间的作用力基本上呈现相同的变化规律,只是在时间上存在相位差,这是由于各履带板和驱动轮相对位置不同而引起的啮合时间上的差异。

4 结束语

本文运用UG软件建立了连续采煤机履带行走装置的简化模型,在ADAMS/View环境下,结合实际情况建立虚拟样机模型,对机构进行动力学仿真分析,从而验证连续采煤机履带行走装置设计的合理性,这对改善关键零部件设计有很重要的作用,并为后续的有限元分析打下了坚实的基础,同时对其他大型机械履带行走装置的动力学仿真研究有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]赵建军.连续采煤机结构综合分析[J].煤矿机械,1998(6):29-31.

[2]李春英,赵瑞萍.两种履带行走机构的讨论[J].煤矿机电,2008(4):79,82.

[3]宿月文,朱爱斌.连续采煤机履带行走系统驱动功率匹配与试验[J].煤炭学报,2009(3):415-419.

[4]隋文涛.大型矿用挖掘机履带式行走装置动力学仿真研究[D].长春:吉林大学,2007:35-40.

连续采煤机 篇7

关键词：连续采煤机,液压系统,故障,分析

一、12CM15-10D-VG连续采煤机与12CM15-10D连续采煤机的区别

12CM15-10D-VG连续采煤机与12CM15-10D连续采煤机相比较, 电控系统完全不同了, 同时液压系统也有很大的改变, 可以说12CM15-10D-VG连续采煤机是12CM15-10D连续采煤的升级换代产品, 在实际使用中难免会把这两个产品联系在一起。今天, 就从液压控制系统方面对它们进行一下比较学习, 12CM15-10D-VG连续采煤机液压系统复杂, 对日常维护要求较高, 对检修工人的技术素质要求也很高;12CM15-10D连续采煤机液压系统简单, 便于维护, 故障率较低, 即使发生液压系统故障也很容易排出。下面结合液压系统故障案例对这两个产品进行比较分析。

二、12CM15-10D连续采煤机工作原理

12CM15-10D连续采煤机从风机后面喷水

(1) 通过液压系统图分析故障原因:

1流量为9加仑的单片齿轮泵坏;

2除尘器控制阀块内的安全阀、电磁阀、液控阀其中一个或几个阀芯卡死或损坏;

3泥浆泵坏;

4泥浆泵驱动马达坏;

5该回路液压油管坏或油管密封损坏;

6泥浆池滤网堵塞;

7除尘风道内的除雾器堵塞。

(2) 通过对12CM15-10D连续采煤机的使用和调查, 得出的结论是除尘风机喷水的原因百分之九十都是泥浆泵损坏和泥浆池滤网堵塞, 换一个新的泥浆泵并清理泥浆池后故障即可排除;若是其他原因引起的故障, 因系统简单, 也很容易逐一排查并排除故障。

三、12CM15-10D-VG连续采煤机工作原理

12CM15-10D-VG连续采煤机从风机后面喷水:

(1) 通过液压系统图分析故障原因:

1流量为9加仑的单片齿轮泵坏;

2小流量阀组内的350psi顺序阀、300psi减压阀、750psi溢流阀、液控阀、电磁阀其中一个或几个阀芯卡死或损坏;

3泥浆泵坏;

4泥浆泵驱动马达坏;

5 9加仑齿轮泵的所有回路液压油管损坏或油管密封损坏;

6泥浆池滤网堵塞;

7除尘风道内的除雾器堵塞;

8制动阀组内的减压阀阀芯卡死或损坏;

9收集头平衡阀组内的375psi减压阀阀芯卡死或损坏;

10收集头升降油缸损坏。

(2) 一次, 在掘进过程中除尘风机出现喷水的现象, 巷道内煤尘特别大, 梭车司机睁不开眼睛, 直接影响安全生产, 在处理故障时发现, 12CM15-10D-VG连续采煤机因回路较多且液压元件较多, 根本没有捷径可走, 只能逐点排除。可采取以下方法:

一听, 即先听泥浆泵驱动马达的声音是否正常, 若声音正常说明泥浆泵坏、泥浆池滤网堵塞、吸水管堵塞、除雾器堵塞或除尘风道内的喷雾流量太大, 打开除尘风道进行检查并排除故障;若没有声音或很小, 说明压力小或马达损坏, 先更换新马达, 听马达声音正常且生产一小时后泥浆泵排水正常, 除尘风机后无喷水现象说明故障排除, 若一小时后, 故障依然存在, 需要检查压力;

二看, 即看管路有无明显漏油点、看压力表显示是否正常。逐点检查小流量阀组内的350psi顺序阀、300psi减压阀、750psi溢流阀、制动阀组内的200~250psi减压阀、收集头平衡阀组内的375psi减压阀压力, 若压力表显示的结果与系统图不符, 在确定压力表完好的情况下, 检查故障点的阀, 调整阀的压力、看阀芯有无卡死或阀损坏的情况, 多数阀芯卡死或阀损坏都是由于液压油油温、油位、油质出现问题而引起的连锁反应;

三分析, 有时液压系统出现故障是多点的不符合而引起的, 要综合所有的有用信息, 进行分析判断, 才能很快的将故障排除。

结语

通过对12CM15-10D-VG和12CM15-10D连续采煤机液压系统故障对比分析, 发现设备液压系统越复杂, 对日常维护要求越高, 对检修工人的技术素质要求也越高, 当发生液压系统故障时也很难在短时间内排出;系统简单的设备恰恰相反。

参考文献

[1]王丽云.浅析设备管理工作新对策[J].中国新技术新产品, 2008.

连续采煤机 篇8

关键词：采煤机,轴承故障,现场管理,BP神经网络,思路构架

0 引言

伴随着经济的发展, 社会对煤矿企业的要求越来越高, 采煤机轴承故障的处理办法与现场管理工作受到了行业建设者的广泛关注。采煤机是现代煤矿企业发展建设过程中必不可少的基础设备之一, 伴随着采煤机械化、自动化以及系统化的发展, 采煤机的养护工作成煤矿企业发展的重点工作。采煤机具有规模大、结构复杂的特点, 这给采煤机养护工作带来了极大的挑战。另外, 煤矿企业属于劳动密集型产业, 工作环境尤为复杂, 采煤机长期在恶劣的环境下高负荷工作, 各零部件很容易受到严重的损坏, 影响采煤机正常运行。在现代采煤过程中, 由轴承故障引发的煤矿事故率最高, 轴承故障的原因有很多, 如何解决采煤机轴承故障是煤矿企业发展的当务之急。

1 采煤机轴承故障分析及其改进措施

1.1 采煤机轴承产生的原因和存在的问题

1.1.1 采煤机驱动机构轴承工作条件

采煤机驱动机构轴承在320#齿轮油条件下运行, 运行速度受电动机A、B传动齿轮齿数的影响, 轴承外部有大量煤粉尘。

1.1.2 密封结构

本文中研究的采煤机轴承以O型结构为主, 采煤机长期在井下工作, O型密封结构很容易受到严重损坏, 拆卸过程中可以发现该结构已完全变形, 密封效果较差。技术人员结合以上情况对其进行了改造, 改造后结构以Y形孔用密封, 提高密封性能的同时, 还具有防尘作用。

1.1.3 存在的问题

Y形密封结构与传统O型密封结构最大的区别在于其具有无骨架支撑, 这种结构通常在润滑脂、活塞杆往复运动时发挥吸尘作用, 或者对低速运行的采煤机进行密封。本文中研究的传动机构轴承型号以320#齿轮润滑油为主, 因此, Y形密封结构很难满足驱动机构的工作条件及相关零件运行的实际需求。存在的问题主要有以下几点:第一, Y形密封结构的密封胶以橡胶硫化为主, 外缘稳定性较差、强度较低, 运作过程中密封在轴承内剧烈晃动, 情况严重的时候还会导致密封滑移;第二, 装配工艺性能有待提高。采煤机轴承使用的密封以孔用为主, 在装配过程中, 必须保证唇口的朝向, 通常应该与润滑油处保持一致, 唇口的大小也有严格控制, 通常大于后端位置, 而该位置密封唇口非常容易产生裂缝、扭曲甚至外翻, 拆卸后唇口通常处于残缺不全的状态。实际安装过程中, 由于反向安装比较容易操作, 不仅可以保证唇口的完整性, 还能提高该位置的防尘作用, 但是, 这个过程中采煤机内的油液非常容易渗出;采煤机在运行过程中温度升高, 橡胶密封材料受高温影响容易发生变形、收缩等问题, 导致机械漏油, 效果仍然有待提高;第三, 密封唇口尺寸和基本结构明显存在问题, 不仅会产生漏油、吸入灰尘等问题, 今后的维修工艺也会因此较难开展。

1.2 改进措施

利用有骨架支撑的L形轴承代替上文中提到的Y形轴承密封, 在轴承压盘和轴承杯下位置各加上两条凹形槽, 改造示意图如图1所示。集合密封齿轮运行的实际状况, 在该位置添加密封用金属环过盈装配, 采用电焊的方式进行点焊, 增强该装置的稳固性。安装过程中, 齿轮在装入轴承杯内时必须保持垂直状态, 保证密封环与密封之间处于无空隙状态。密封唇口与轴承方向保持一致, 大口出朝向齿轮方向, 安装工艺比较简单, 也不会损坏密封唇口。L形有骨架支撑轴径大于内径, 密封效果非常明显。最后, 该结构还具有安装位置小、轴向尺寸小、结构紧凑以及使用周期长等特点, 是我国采煤机轴承的最佳选择。

2 采煤机现场管理思路构架

轴承为采煤机的正常使用提供动力保障的同时, 还能增强采煤机的可靠性、提高采煤机轴承的使用质量, 是煤矿企业必须关注的重点。因此, 煤炭企业必须高度重视采煤机现场管理工作, 减少采煤机轴承故障导致的煤炭开采问题。

2.1 采煤机的健康管理系统

采煤机健康管理系统比较复杂, 主要分为煤矿设备层、传感器层、数据层以及决策层四类, 笔者对以上四层管理系统做了以下介绍。

2.1.1 煤矿设备层

煤矿设备层是设备健康运行的基础保障, 作为基础层, 工作人员必须高度重视该层结构健康管理系统的形成, 这一层主要是矿山机械中的采煤机所在位置, 也是合理控制采煤机故障的重要手段。

2.1.2 传感器层

传感器层最能体现各设备的实际性能, 保证传感器层的健康运行, 才能在实际使用中更加准确地反映出设备的实际运行状态和当前的数据信息, 例如动力来源、传动部件状况以及执行部件的精确度等。以采煤机为采集对象, 传感数据名称主要有牵引速度、摇臂振动状况、左右截割电机电流、变压器温度以及水流量等。

2.1.3 数据层

数据预处理是数据层必须完成的任务之一, 数据预处理的主要目的是将传感器上的数据进行解析, 并对解析后的数据进行相关处理, 判断出设备本身的性质。另外, 还应该根据数据层的实际需求建立相关数据库, 数据库中包含着采煤机的历史资料以及健康指数, 为采煤机轴承的安全运行提供保障。

2.1.4 分析决策层

结合数据路中存储的信息, 可以建立一个健全的训练神经网络, 将现有的数据输入神经网络, 通过得到的分析数据可以判断采煤机的健康状况, 通过健康指数对采煤机的运行状态进行评估;了解采煤机的实际运行状态后, 对采煤机将抗状态的发展趋势进行预测, 对可能发生故障的位置进行确定。

2.2 基于BP神经网络的采煤机传感数据与健康指数关系模型

以数据库内存储的数据为依据, 建立采煤机健康系统的BP神经网络模型, 建立该模型的主要目的是对采煤机的健康状态进行预测, 减少运行过程中轴承故障对煤炭开采工作的影响。该模型以采煤机传感器数据和采煤机健康指数之间的关系为依据, 对采煤机全过程运行状态进行准确判定。采煤机BP神经网络模型结构图如图2所示。该模型的建立可以有效地判定出各阶段采煤机中轴承实际运行状况, 这种模型的测定结果不仅可靠、真实, 对采煤机的实际运行又很好的预测作用, 是我国现在以致今后很长一段时间煤矿企业采煤机运行模型的主要选择。

3 结束语

综上所述, 采煤机在煤炭行业的发展建设中发挥着不可代替的作用, 轴承是采煤机是否健康运行的基础保障, 因此, 行业建设者必须明确实际运行过程中采煤机轴承存在的问题, 在提高检测结果准确性、保障采煤机健康运行的同时, 针对问题对采煤机轴承进行改造。另外, 现代化煤矿必须高度重视煤矿设备的运行管理, 通过建立采煤机的健康管理系统, 基于BP神经网络的采煤机传感数据与健康指数关系模型为我国煤炭行业采煤机的正常运行提供技术保障。

参考文献

[1]扈玉辰, 姚竹亭.基于EMD-HSMM的采煤机轴承故障诊断[J].煤矿机械, 2014.

[2]刘萍.小波包-BP神经网络在采煤机滚动轴承故障诊断中的应用[J].煤矿机械, 2013.

采煤机滑靴的振动特性分析 篇9

[关键词]滑靴；模态分析；固有频率；模态振型

靴作为采煤机重要的组成部分，滑靴对高强度运作的采煤机起着导向和支撑的作用。但由于加工工艺、制造材料及工作面煤层等条件影响，采煤机滑靴在工作过程中承受着强烈波动的动载荷，若激振力中某个主要零件的频率成分与滑靴的频率接近，滑靴将会发生剧烈的振动响应，给采煤机正常工作造成影响，严重时甚至导致滑靴和其他零件损坏，对滑靴的振动问题就更加突出，所以对其动力学特性的研究十分必要。本文利用有限元分析法对采煤机滑靴进行模态分析[1]，得到其每阶的固有频率及振型，这为整机的结构优化和振动特性分析提供重要依据。

1.模态分析理论

模态分析是将系统振动微分方程中物理坐标转换为模态坐标，将方程解耦后，变成一组模态参数和模态坐标的独立方程，以便求系统的模态参数[2]，坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列即为模态振型。

由力的平衡原理得到滑靴的振动微分方程：

{F（t）}、[K]、[C][M]分别为滑靴的外力列阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵；{}、{}{x]分别为滑靴的加速度、速度及位移，通过求导或积分可获得它们之间的关系。

方程（1）的解是由自由振动齐次方程的解和非齐次方程的特解之和组成的，但求系统的固有频率和相对应的主振型是在无阻尼振动情况下的。因此，系统的无阻尼自由振动方程可写成：

求解式（5）将获得一系列离散的特征值λi，都有对应的特征向量{φi}满足方程（4），其中，i=1，2，3，...，N，N为系统的自由度。λi和{φi}就表示为滑靴第i阶固有频率和振型[3]。

2.采煤机滑靴的模态分析

2.1滑靴的模型建立

滑靴的材料为ZG35CrMnSi，密度为，杨氏模量，泊松比μ=0.3。通过三维软件pro/e建立滑靴的几何模型，然后导入ANSYS有限元分析软件。有限元模型采用soild45三维实体结构单元，如图1所示。

2.2滑靴的有限元模型离散化

通过有限元分析方法将滑靴的模型离散化并进行网格划分[4]。滑靴共划分21370单元，32953個节点。

2.3滑靴的固有频率及模态振型

（1）固有频率

由于模态分析是在自由状态下分析的，采用自由边界条件，模型不添加任何的约束和力。通过方程式（5）可计算出λi，即滑靴的固有频率，表1为采煤机滑靴提取的前四阶固有频率。

3.结论

（1）通过对采煤机滑靴的有限元模态分析，得到其前四阶固有频率，不会受到工频及采煤机其他零部件的频率的干扰；

（2）模态分析获得的固有频率和振型，为采煤机及其他零部件的结构优化提供依据，同时采煤机动态特性研究等问题奠定了理论基础；

（3）模态分析为采煤机其他零部件的故障诊断提供依据。

参考文献

[1]陈锋，陈小安，孟杰.高速电主轴的工作模态试验分析[J].现代制造工程，2008，（8）：1-4.

[2]Yu Bai，Thomas Keller.Modal parameter identification for a GFRPpedestrian bridge[J]. Composite Structures，2008， 82（1）： 90-100.

[3]曹树谦.振动结构模态分析理论、实验与应用[M].天津：天津大学出版社，2001.

采煤机壳体振动时效浅析 篇10

常规的时效方法有三种:即自然时效、热时效和振动时效。目前广泛应用的时效方法是热时效和振动时效。

热时效是传统的时效方法, 消除残余应力较大, 但能耗大、成本高。

近年来, 随着现代科学技术的发展, 振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展, 振动时效工艺和设备越来越广泛应用于生产实践当中。

二、 振动时效特点

1.投资少。

与热时效相比, 它无需庞大的时效炉, 可节省占地面积与昂贵的设备投资。

2.生产周期短。

自然时效需经几个月的长期放置, 热时效需经数十小时的周期方能完成, 而振动时效一般只需振动数十分钟即可完成。而且振动时效不受场地限制, 可减少工件在时效前后的往返运输。

3.使用方便。

振动设备体积小, 重量轻, 便于携带。

4.节约能源, 降低成本。

目前我公司的热时效炉功率是320kW, 而振动时效设备的功率是1.5kW, 处理工件的时间也大大缩短, 实践证明, 其成本仅为热时效的8%～10%。

三、采煤机壳体振动时效的方法及过程

振动时效是利用工件的共振给工件施加附加交变应力或变形, 当附加交变应力与残余应力叠加, 通过材料内摩擦吸收能量, 达到或超过材料的某一个阀值时, 工件发生微观或宏观粘弹塑性变化, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定。振动时效具体操作步骤如下:

1.时效前扫描

在开机待命状态, 按“手动”键, 激振器启动, 转速稳定在设定的最低转速 (一般在2000r/min) 。

(1) 全部扫描:按“扫录”键, 系统打印出A-f曲线的纵坐标轴, 按“∧”键, 激振器以每秒钟增加50r/min 的速度升速, 同时打印出A-f曲线, 一直升到用户设定的最高允许转速时, 激振器停机, 并返回到开机待命状态, 将扫描出来的所有共振频率的峰值 (峰点序号、固有频率和对应的加速度值) 打印出来, 完成一次完整的扫描。若按“∨”键, 则以50r/min的速率降速。

(2) 局部扫描:用定速“∧”、“∨”或+1、-1键将激振器的转速调到某一转速值, 再开始上述扫描, 即先按“扫录”键, 再按 “∧”键, 若需停止扫描, 可先按“扫录”键, “∧”键激振器停止升速或按停机键回到开机待命状态。在正常升速过程中可随时按“扫录”键进行扫描打印, 再随时按“扫录”键来结束该状态, 这是局部扫描的一种方法。

(3) 在上述两种扫描过程中, 若不按“扫录”键, 则系统只是完成扫描过程, 而不打印A-f曲线和峰值数据。

2.时效

在开机待命状态按手动键, 激振器启动, 转速在2000r/min, 用“定速”+1或-1键将激振器转速调到某个共振频率的亚共振点 (通常选在共振频率之前, 其速度值为该峰值的1/3～2/3倍) , 输出频率不超过额定频率的80%。按“时录”键, 系统打印出A-f曲线或A-t曲线, 并开始手动时效, 主频振动的时间大约15min。操作人员认为时效完成时, 按“时录”键结束时效状态。此时有三种选择:

(1) 高速调到另一个峰点进行时效 (附振处理4～5 min) ;

(2) 转入时效后扫描;

(3) 按手动返回开机待命状态。

上述时效时, 也可以连续对几个共振频率进行时效, 再返回到开机待命状态。

3.时效后扫描

操作过程与时效前手动操作相同。

根据时效前后扫描的数据 (参考标准JB/T5926-2005) , 判断时效效果, 若时效效果不佳, 可重复操作。

以下是对我公司14MJ02-1牵引部壳体所做的振动时效前后工件变化进行的记录:

四、 结束语

振动时效具有投资少、生产周期短、使用方便、节约能源等特点, 并且操作简便, 易于实现机械化、自动化。可避免零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。振动时效对减少和均化残余应力皆有着良好作用, 广泛应用于生产实践中, 在采煤机壳体制造过程获益非浅。

摘要：采煤机牵引部、摇臂以及行走系等铸造壳体, 经过铸造、机械加工等工艺过程, 其内部产生残余应力, 应力的产生极大地影响了零件尺寸的稳定性、强度、寿命和机械加工性能, 甚至会导致裂纹和应力腐蚀, 破坏了壳体的几何精度和缩短了使用寿命。因此, 必须采用适当的工艺方法来消除或减轻这种危害。“振动时效”是降低铸造壳体残余应力比较经济有效的方法。

关键词：壳体,振动时效

参考文献

[1]全国振动时效技术研讨会论文集[J].机械电子工业部.