MG4004509401040WD型电牵引采煤机及说明书.docx
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MG4004509401040WD型电牵引采煤机及说明书
第一章绪论···················································2
第一节综采工作面机械·······································2
第二节综采工作面参数·······································2
第二章滚筒采煤机的选型····································3
第一节对采煤机械的基本要求································3
第二节采煤机的选择原则·······························3
第三节设计选用采煤机参数···································4
第四节采煤机生产率的计算···································6
第五节滚筒直径与截深·······································6
第三章支护设备的选型······································8
第一节支护设备的用途和种类···························8
第二节选型原则··············································8
第三节支架选择内容·········································9
第四节综采工作面适用支架··································10
第四章输送设备的配套选型································12
第一节刮板输送机的选择···································12
第二节转载机的选择········································13
第三节可伸缩胶带输送机的选择····························13
第五章采煤设备的配套性能································15
绪论
综采工作面配套设备由采煤机、支护设备、刮板输送机等设备组成.所谓综采工作面配套设备的选型含义,系指依据煤层赋存和矿井生产技术条件,可获得良好使用效果而实际选用的综采成套设备。
综采工作面设备配套的目的,首先在于总体配套是单机设计的依据,要解决成套设备各单机间的能力相互匹配和空间几何关系的配套;其次在于使成套设备性能与采煤工艺间相互适应。
因而总体配套又是采区设计和采煤工艺设计的依据。
采煤工作面中，采煤机、刮板运输机和支护设备（液压支架或单体支柱于顶梁）等组成一个采煤机的有机整体来实现采煤工艺的哥哥工序，他们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响采煤工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。
因此，为了正确的选择采煤机组各种设备的形式，不仅要看它们各自能否满足采煤工艺的要求，同时也要注意它们之间的配套性能，特别要把工作面“三机”——“采煤机、刮板输送机、液压支架”配套搞好，否则综采生产将无法进行，勉强生产也获得不了好效果。
第一章 概述
第一节 简介
MG400（450）/940（1040）-WD型电牵引采煤机是鸡西煤矿机械有限公司在吸取MG400/985-WD型和MG400/920-WD型电牵引采煤机的原有先进性的同时又对现有的国内外同类型采煤机进行广泛调研后，自主开发研制的大功率电牵引采煤机。
该机主要用于开发厚度2～4.6米，倾角小于15°，含有夹矸等硬煤质（f≤4）、中厚煤层的双高综合机械化工作面。
可在有瓦斯气体或煤尘爆炸危险的矿井中使用。
该机左右牵引部的齿轮传动部分可与原MG400/920-WD型电牵引采煤机通用，整体为多部电机横向布置，电控系统为机载式，采用计算机控制技术，整个机组，在结构、技术、性能、操作和维护等方面，是目前国内双高
综采工作面的理想机型。
总装机功率940kW，截割功率为2×400kW，牵引功率为2×55kW，调高泵站功率为30kW。
牵引型式为销轨式,操作控制点位置设置在机身中间及两端头处，可直接操作按钮或手把,也可根据用户要求采用无线电发射器离机遥控。
通过调整截割电机，改为2x450kW，总装机功率可达1040kW。
强度完全可满足要求。
第二节 整机组成及工作原理
一、组成：
MG400/940-WD型电牵引采煤机，属多部电机横向布置形式，无托架，无过轴，无伞齿传动。
整机由七大部件、三大系统及附属组件、零件、油管、水管、电缆等组成。
七大部件分别是：
左、右牵引部；左、右截割部；左、右行走箱及电控部。
三大系统分别是：
电气控制系统、液压传动系统及喷雾冷却系统。
附属组、零件有：
支承组件、拖缆装置、配套滚筒、铰接轴组件、联接件等。
左、右牵引部分别与电控部的左、右端面干式对接。
左、右行走箱分别固定在左、右牵引部的箱体上。
此五部分组合在一起构成了采煤机的机身部分。
牵引部与电控部对接面用圆柱销定位，并采用8根短丝杠用M42的液压螺母连接。
左、右截割部为整体摇臂结构，即截割电机、减速装置均设在截割部上共用一个壳体，壳体上有两个铰接副，一个与机身端头牵引部铰接，构成主联接，另一个与调高油缸铰接，油缸的另一端铰接在牵引部壳体上，当油缸伸缩时，实现截割部升降。
支承组件把合在左、右牵引部壳体上，与行走箱上的导向滑靴一起承担整机重量。
组合后的采煤机，整体上结构合理紧凑，并具有很高的强度和刚性。
整机组成、配套关系及断面详见15MJMG400（450）/940（1040）-WD型电牵引采煤机总图所示。
二、工作原理：
采煤机整体由煤壁侧的两组支承组件和老塘侧的两只导向滑靴分别支承在工作面输送机上。
行走箱中的行走轮与强力齿轨相啮合，当行走轮转动时，采煤机便骑在工作面输送机上行走，同时截割电机通过截割机械传动装置带动滚筒旋转，通过强力截齿完成落煤及装煤作业。
第三节主要技术参数
一、适应煤层
采高范围（m）2.0～4.6
适应倾角（°）≤15（35）
煤质硬度 f≤4
二、总体
装机功率（kW） 940
机面高度（m）1.531～1.945（配不同运输机）
机面宽度（m）1.500
摇臂回转中心距（m）7.790
摇臂回转中心距底板高度（m）1.392
滚筒水平中心距（m）12.810
过煤高度（m）～0.678
空顶距（m） ～2.718
卧底量（m）0.407～0.613
摇臂摆角（°）上42；下21
最大生产能力（t/h）2050
整机重量（t） ～60
三、牵引
牵引形式：
机载交流变频调速销轨式
冷却：
内部强迫冷却，润滑
牵引速度（m/min）：
7.12/12.8；8.69/14.5
牵引力（KN）：
748/440；616/369
四、截割
摇臂形式：
整体弯摇臂
冷却：
壳体水套冷却，
内部强迫冷却润滑
截深（m）：
0.80；1.0；
配套滚筒转速、直径、截割速度、卧底量、采高等参数如表1所示。
表1
线转速（r/min）
速
度（m/min）
直径（m）
40
35
29
卧底量（m）
采高
（m）
￠2.00
4.19
3.66
3.04
0.387
4.64
￠2.24
4.69
4.1
3.4
0.507
4.76
￠2.50
5.23
4.58
3.8
0.637
4.89
五、液压
调高泵型号：
PGP511B0190CL6Q2NE5E3B1B1+PGP0190CL6Q2NE5E3B1B1+PGP0040CL6Q2NE5E3B1B1
调高系统压力（MPa）：
18.0
制动器解锁压力（MPa）：
1.7
额定流量（l/min）：
41
过滤精度（μm）：
20
六、电动机
截割电机
型号：
YBCS4-400
功率（kW）：
2×400
电压（V）：
3300
牵引电机
型号：
YBQYS2-55A
功率（kW）：
2×55
电压（V）：
380
泵站电机
型号：
YBRB-30（G）
功率（kW）：
30
电压（V）：
3300
七、主控
控制方式:
微机控制
显示方式：
大屏幕PLC
显示内容：
正常工作时采煤机主要参数轮翻显示；故障时原因显示及自动保护。
八、操作及布置：
中间手控；机身两端头操作站集中电控。
九、配套电缆
主电缆：
UGFP3×70+1×25+4×6
截割电缆：
UGFP3×50+1×16+4×4
牵引电缆：
UCP3×50+1×10+4×4
泵电机电缆：
UGFP3×10+1×6+4×2.5
十、冷却和喷雾
水泵站
型号：
PB-320/63
压力（MPa）：
6.3
额定流量（l/min）：
320
内喷雾水压（MPa）：
2.0
外喷雾水压（MPa）：
1.5
供水管
型号：
SKJR38-100
胶管外径（mm）：
Φ46
第四节 采煤机主要特点
一、机械部分特点：
1、该机为大功率、多电机横置抽屉式结构，电控系统为机载式交流变频调速的电牵引采煤机。
总装机功率达940KW。
牵引力为748/440KN，牵引速度高，可达7.12/8.69米/分，调机速度高达14.5米/分。
2、电动机全部横轴布置，所有机械传动都是圆柱直齿轮传动，安装、维护简单、传动效率高。
所有电机、行走箱上驱动轮组件、牵引双行星减速器等均可从老塘侧抽出。
电控部内电气元件高度集成。
整机安装、维护方便。
3、整机为无托架积木式组合，各大部件之间全部为干式联接，没有任何机械或液压连带关系。
机身两对接面分别用两个Φ160圆柱销子定位，30个高强度螺栓及8个短丝杠用M42的液压螺母将电控部与左、右牵引部牢牢连接在一起，整机对接面少，联接强度高、刚性强。
4、截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，截割机械传动链及牵引机械传动链中均设有强迫润滑、冷却系统，提高了传动件、支承件的使用寿命。
5、调高液压系统设置合理，摇臂不调高时，系统压力为空载状态。
系统采用集成阀块结构，管路少，连接可靠。
液压元件全部选用专业厂家的名牌产品，性能稳定，技术可靠。
6、所有轴承均采用FAG或SKF进口轴承，油封均采用派克进口油封。
7、操作系统完善，操作控制点分机身中部及两端头处，中部手控，两端集中电控。
根据用户要求可实现无线离机遥控。
8、配套能力强，销轨式，链轨式输送机均可。
与不同型号输送机配套时，一般只需更换两个支承组件便可满足要求。
二、电气部分特点：
9、整机工作电压为3300V，由一根70平方的电缆供电。
10、制系统采用PLC+工控机控制,10.4寸大屏幕彩显；交流变频调速系统采用一拖一方式（可根据用户要求选用四象限运行的变频器，以满足在大坡度采煤工况下的使用要求）
11、频器采用ABB公司生产的ACS800系列变频器，该型变频器采用直接转矩控制技术，能够在没有脉冲编码器和测速电机反馈的情况下，完成对交流牵引电机速度和转矩的精确控制。
12、检测功能齐全,如左、右截割（左、右牵引）电机电流、温度；各关键部位（如牵引高速轴、截割高速轴）的温度；冷却水流量、压力；液压系统压力监测，油箱油位，系统电压及环境瓦斯含量监测等等。
13、保护功能完备。
如截割（牵引）电机超载、超温保护，截割电机恒功率自动控制，变频器故障保护，瓦斯超限保护，牵引变压器超温保护等。
14、显示项目多，各检测点的相关参数可在工控机屏幕上以曲线、图形、数字等形式适时动态显示；同时本电控系统配置的操作显示站的显示屏上也能适时显示如采煤机牵引速度、牵引力、截割电机电流、牵引电机电流等的信息。
15、具有故障记忆功能，可记录最近发生的60次故障信息，并可以较详细地查询每一条故障的相关信息。
16、采用成熟的遥控系统，工作稳定可靠、抗干扰性能好；操作上以遥控为主，辅以机身两端固定安装的操作站控制及中间转换开关手动控制。
17、关键元器件都为进口的。
如隔离开关、真空接触器、变频器等。
性能稳定可靠,工作裕量大。
电控部内各电气元件布置合理，并采取可靠的抗振动措施，安装维护方便。
第二章 左牵引部
第一节组成
左牵引机壳内主要有牵引电机、一轴、二轴，双行星减速器、泵轴组件、齿轮油粗过滤器等部件，此外还有温度传感器、液位计、放气阀和各种连接管路等辅件。
见图15MJ01。
机壳内设有齿轮传动腔、辅助腔。
齿轮传动腔装有各级齿轮传动部件和齿轮油过滤器；；辅助腔主要装有蓄能器、液压锁、各种液压管路、主水阀、分水阀、水管和电缆等辅件。
第二节主要部件结构原理
牵引部主传动原理是牵引电机（55KW）将功率输入，经过二级直齿轮和双行星减速器减速，然后将牵引功率输出给行走机构。
各主要部件如下：
一、一轴（15MJ0101）
如图15MJ0101所示。
轴齿轮一端与牵引电机输出轴以渐开线花键干式联接，该轴齿轮设有两种齿数：
m=5，Z=20（23）。
与二轴齿轮相啮合，实现牵引变速配齿。
另外，轴齿轮另一端装有液压制动器，以防止采煤机在较大倾角工作面停机时下滑，当工作面倾角小于15°时，根据用户实际需要，可取消制动器，代之为轴端护盖。
二、二轴（10MJ0102）
如图10MJ0102所示。
属两齿轮塔式结构，其中大齿轮设有两种齿数：
m=5，Z=53（50）。
分别与一轴轴齿轮Z=20（23），相啮合，可实现两种齿数比（53：
20）或（50：
23），用户可根据需要调整速比，以使最大牵引速度与牵引力合理搭配。
装配时，根据用户要求选取，若无要求，正常安装齿数比为（53：
20）。
二轴小齿轮与双行星减速器输入齿轮相啮合，其m=5，Z=42，与大齿轮平键联接，螺钉把合。
三、双行星减速器（10MJ0103）
如图10MJ0103所示。
该机构端头m=5，Z=91直齿轮通过与二轴小齿轮相啮合，将牵引功率输入第一级三行星机构，其中太阳轮m=5，Z=13，三行星轮m=5，Z=35，内齿圈m=5，Z=83，传动方式属于太阳轮和行星架双浮动的NGW型行星传动。
行星架一侧有渐开线花键孔，与第二级太阳轮相联，将功率传入第二级四行星机构，其中太阳轮m=6，Z=16，四行星轮m=6，Z=27，内齿圈m=6，Z=72，传动方式属于内齿圈和太阳轮双浮动的NGW型行星传动。
第二级行星架一侧有渐开线花键孔，与行走机构花键轴相联，最终将牵引功率传递给行走机构。
四、轴组件（10MJ0104）
如图10MJ0104所示。
主要由冷却润滑泵。
轴承杯和m=5，z=20直齿轮构成，该齿轮与双行星减速器端头大齿轮（m=5，z=91）相啮合，带动冷却润滑泵旋转，使油泵从齿轮腔一侧的齿轮油过滤器吸油，然后排入冷却器冷却，冷却后的齿轮油经过管路直接打入双行星减速器，以实现冷却润滑。
第三节传动参数
根据一、二轴变速齿轮配齿不同，牵引部总传动比i有两种：
i1=53/20×91/42×（1+83/13）×（1+72/16）=233.2
i2=50/23×91/42×（1+83/13）×（1+72/16）=191.3
外带行走机构的总传动比则为：
i1=233.2×13/9=336.84
i2=191.3×13/9=276.32
由此，采煤机形成两档牵引速度和牵引力，当一、二轴变速齿轮采用（53：
20）时，采煤机牵引速度为0～7.12m/min，最大变频牵引速度（调动速度）为12m/min，对应的牵引力为748KN和440KN;当一、二轴变速齿轮配齿采用（50：
23）时，采煤机牵引速度为0～8.69m/min，最大变频牵引速度可达14.5m/min，对应的牵引力为616KN和369KN。
第三章右牵引部
第一节 组成
右牵引部主要由机械传动部分、液压部分、冷却润滑部分和泵轴组件四大部分及液位传感器、温度传感器等组成。
见图15MJ02。
右牵引部的机械传动部分全部可以与左牵引部互换，它主要包括牵引电机、一轴、二轴，双行星减速器和泵轴组件，此外还有温度传感器、液位计、放气阀和各种连接管路等辅件。
右牵引部液压部分主要包括液压油箱、液压阀组和压力表组三部分。
液压油箱提供该采煤机所需全部液压油，并装有10MJ0503粗滤器和MB330液位传感器。
液压阀组由一个阀板、三个隔爆电磁阀和两个手液动换向阀组成，为整体抽屉式结构，通过滑轨和滑块固定在右牵引部的操作侧，松开机身上面的锁紧螺丝，阀组可沿滑道前后自由移动，调试和维护极为方便。
两个高压表和一个低压表集中放在一个表座里，构成压力表组，固定在采煤机的操作侧。
冷却润滑部分由B5泵、MDA0209滤油器及连接管路等组成。
泵轴组件主要由泵电机、三联齿轮泵及其联接件组成，可以整体从煤壁侧抽出。
MB330液位传感器、GW200温度传感器是该采机新增的两个电器监控元件，分别用于监控液压油箱的油位和齿轮油池的温度，并随时将数据传给PLC大屏幕显示器。
第二节 主要部件结构原理
阀组（15MJ0201）
如图15MJ0201所示。
主要组成有阀板、三个换向电磁阀、二个手液动换向阀、两个直动式高压安全阀和一个直动式低压安全阀。
它是一个高度集成的阀块，由它完成系统的调高、高低压控制及为制动器提供油源。
具体传动原理，详见第八章液压传动部系统原理说明。
第四章 左截割部
第一节 组成
截割机构主要完成落煤和装煤作业,其主要组成部分有:
截割电动机、摇臂减速箱、润滑冷却系统和内外喷雾系统、机械过载保护装置及滚筒和挡煤板等，结构如图10MJ83所示。
截割机构减速箱为弯摇臂形式，分别布置在采煤机的两端，与牵引部铰接,左右摇臂除机壳、护罩和部分管路及其联接件外，其它零部件均可左右互换。
每部截割机构由一台400KW交流电机单独驱动，电机轴为空心结构，经花键联接将电机动力通过扭矩轴输出，扭矩轴起到动力传递和过载保护的作用，当其传动扭矩大于电机额定转矩的一定值时，扭矩轴便会在应力槽处扭断，从而起到保护其它机械传动件及电动机的作用。
截割机构的传动系统共有三级直齿传动和一级行星减速，其中改变第二级减速齿轮传动副的齿数比，可使滚筒获得三种不同的转速。
用户可根据具体情况选择40、35、29转/分其中的一种转速，若无特殊要求出厂时滚筒的转速设定为35转/分。
配套滚筒和浮动装煤板有Φ1.8米，Φ2.0米，Φ2.24，Φ2.5米四种直径。
用户可根据工作面的实际情况和相应的滚筒转速在其中选择订货。
第二节 传动系统
截割机构的机械传动系统如图15MJ-FT2所示。
第二级传动齿轮为变速齿轮，有三种传动比，可分别实现三种滚筒转速，具体参数见表2。
表2
变速齿轮副图号及齿数
输出转速（r/min）
输出转矩（KN/m）
高
速
10MJ0304-3A
Z=27
40
85
10MJ0305-3
Z=42
中
速
10MJ0304-1A
Z=25
35
96
10MJ0305-2
Z=44
低
速
10MJ0304-2A
Z=22
29
117
10MJ0305-4
Z=47
截割速度:
Vj=π×D×n/60m/s
式中:
n-滚筒转速r/min
D-滚筒直径m
截割速度数值见表3。
表3
滚筒直径（m）
滚筒转速（r/min）
截割速度（m/s）
Φ2.0
40
4.19
35
3.67
29
3.04
Φ2.24
40
4.69
35
4.1
29
3.4
Φ2.5
40
5.23
35
4.58
29
3.8
第三节安装和调整
截割机构摇臂减速箱的结构参见图10MJ83（左右截割机构内部结构基本相同）。
第一级齿轮传动为高速级。
由一轴、二轴、三轴组成，其中二轴为惰轮轴，采用双排53520（SKF-22220E）轴承支承，一轴和三轴的轴承轴向游隙0.2～0.4，均由调整垫在安装时保证。
见图10MJ0302和10MJ0304A。
第二级齿轮传动为变速级。
由三轴和四轴组成，通过变换配对齿轮的齿数，可实现三种传动比（见表1）。
四轴的轴承轴向游隙为0.2～0.4，由调整垫调整。
见图10MJ0305。
第三级齿轮传动为低速级，由四轴、五轴和大齿轮组成。
其中五轴为惰轮轴见图10MJ0306,由双排53528（SKF-22228CC/W33）轴承支承，惰轮轴带有强制润滑的通油孔，安装前须将通油孔清理干净，并保证油路通畅。
大齿轮采用2个42236（SKF-NJ236EC）轴承两端支承,其轴向游隙为0.15～0.3，由大端盖上的调整垫保证。
第四级为行星机构传动，所用型式为2K-H负号传动机构见图10MJ0307，传动比为6。
输出端轴承3003172（SKF-23072CC/W33）需加热后装到行星架上，行星架及两端轴承的端面间隙由加工尺寸保证。
摇臂减速箱安装步骤为:
首先装入位于底部的吸油管，然后将机壳行星机构侧朝上，装入一轴、二轴，由大孔依次装入四轴大齿轮和三轴大齿轮，再装入四轴和行星机构。
机壳翻转180°，装入三轴、五轴及大齿轮和大端盖。
注意机壳翻转时，避免三轴大齿轮砸到吸油管。
第四节润滑与冷却
摇臂减速箱采用通用内腔结构，弯摇臂形式，可保证行星机构在摇臂处于任何调高位置时都有油液贮存，各传动副靠齿轮自身飞溅润滑。
为保证摇臂处于上摆角位置时，减速箱上端的轴承能得到良好的润滑效果，该截割机构设有强制润滑系统。
摇臂采用水套冷却，电机冷却水进入摇臂水套冷却，然后经喷嘴形成外喷雾灭尘。
内喷雾则由内喷雾装置10MJ0311经滚筒喷嘴喷出。
强制润滑系统兼有油液冷却作用，当润滑油液经切换阀10MJ0308向摇臂上部排油时，油液经过埋设在机壳冷却水套中的冷却铜管使油液冷却。
切换阀在机器总成时,需由调整垫调整，以保证其8mm的行程。
第五节 滚筒和装煤板
该机滚筒为焊接结构，方连接形式，采用强力齿座和强力截齿。
叶片出煤口处焊有硬质合金块，每个截齿前方设有内喷雾喷嘴。
滚筒有三种规格，供用户订货时自行选择。
结构如图TC28所示。
第五章 电控部
详见电控说明书。
第六章 行走部
第一节组成
左、右行走机构主要由机壳、两渐开线轮、花键轴、心轴、滑靴等件组成，左、右完全能互换。
结构如图15MJ05所示。
第二节传动原理
牵引动力由牵引部第二级行星架输出，通过行走机构花键轴，驱动Z1渐开线轮转动，带动Z2渐开线轮与运输机齿轨啮合运动，从而驱动采煤机在运输机上牵引行走。
第三节主要参数
渐开线轮模数：
m=40.1mm
齿数：
Z1=9Z2=13
牵引电机额定转速下，根据牵引传动比不同，齿轨转速分别为n1=4.385r/min，n2=5.35r/min。
第七章喷雾冷却系统
采煤机的冷却和喷雾灭尘共用一套供水系统，其原理如图15MJ-FT4所示。
该系统由一个主水阀、一个分水阀、外喷雾水路、内喷雾水路、喷嘴等组成。
来自泵站的压力水经主水阀分成三路：
一路至分水阀;另两路经内喷雾装置至左、右滚筒。
进入分水阀的压力水分成五路：
分别通至左、右牵引电机、左、右截割电机、电控部、泵电机进行冷却、喷雾、灭尘。
各水路流量如图15MJ-FT4所示。
该系统主要执行元件是主水阀和分
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