采煤机选型.docx
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采煤机选型
采煤机选型
一、采煤机选型
1、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hmax的一半，一般可按D=（0.52～0.6）hmax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。
D=0.52×2.9=1.508（m）
根据计算，设计取1.6m。
2、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。
中厚煤层一般选取0.6m～0.8m，同时考虑到我国生产的采煤机大部分截深在0.6m左右，设计选取截深为0.6m。
3、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，一般认为采煤机滚筒的转速应控制在30～50转/分较为适宜。
设计取45转/分。
滚筒直径为1.6m，转速为45转/分，则可计算出截割速度为3.768米/秒。
4、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。
1）根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1,
m/min
式中：
Qmin——采煤机最小设计生产率，260.4t/h，
H——采煤机平均采高，2.65m，
B——采煤机截深，0.6m
γ——煤的容重，1.35t/m3
2）根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V2，
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V2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hmax在月牙中部，可用下式求出。
mm
上式中，m一般取3，n根据上面的计算取45转/分。
一般来说，hmax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：
m/min
式中：
h’max——截齿在齿座上伸出长度的70％，取45mm。
则：
3）按液压支架的推移速度决定牵引速度V3
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V1，但应小于V2，并与V3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＝4m/min
采煤机的牵引速度确定后，则采煤机的生产率Q为
Q＝60·H·B·V·γt/h
将上述确定的直带入公式求得采煤机的生产率为
Q＝60×2.65×0.6×4×1.35＝515.16（t/h）
5、采煤机所需电机功率
由于采煤机在截割和装载过程中，受到很多因素的影响，所需电机功率大小，很难用理论方法精确计算，常采用类比法或比能耗法来估算。
采用比能耗法估算电机功率，是根据采煤机生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗电功率）试验资料来确定。
如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。
本设计煤层截割阻抗为AX＝375N/mm，根据下述公式可求得采煤机截割时的比能耗HωX
式中：
HωX——煤层截割比能耗，kW·h/t，
AX——煤层截割阻抗，375N/mm，
A——基准煤截割阻抗，取190N/mm，
HωB——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0.39kW·h/t。
则：
由于本设计采煤机为双滚筒采煤机，所以后滚筒的截割比能耗
可由下式求得。
式中：
K3——后滚筒工作条件系数，根据采煤机割煤方式，取0.8。
则：
采煤机所需电机功率为：
式中：
K1——功率利用系数，采煤机用一台电机驱动，取1，
K2——功率水平系数，查表取0.95（牵引速度调节方式为自动调节，电机最大转矩和额定转矩的比值取2.2～2.4）
则：
由于国内采煤机的功率均以系列化，根据计算数值就近选取，设计选采煤机的功率为300kW。
6、采煤机牵引力
根据采煤机电动机的功率，可直接查表求得采煤机的牵引力。
查表：
采煤机牵引力250～300kN。
二、初选采煤机及其配套设备
根据采高，滚筒直径，截深，生产率，电机功率，牵引力及牵引速度，初步选择采煤机型号为MLS3H-340，查阅煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料一览表，确定选用ZC5-ZY35成套设备。
但其刮板机的运输能力偏小，设计选取电机功率为320kW。
且其机电设备选型大部分为国家淘汰产品，本次设计根据实际进行了适当调整。
设备选型配套情况见下表。
表1ZC5－ZY35成套设备表
型号规格
单位
数量
工
作
面
液压支架
ZY-35
架
100
采煤机
MLS3H-340
台
1
刮板输送机
SGZ-764/320
台
1
单体液压支柱
DZ25
根
20
顺
槽
转载机
SZB730/110
台
1
带式输送机
DSP－1080/1000
台
1
破碎机
PCM－110
台
1
乳化液泵
XRB2B－80/200
台
2
乳化液泵箱
XRXTA
台
1
喷雾泵站
XPB－250/55
台
2
液压安全绞车
YAJ－13
台
1
端
头
端头液压支架
D1ZY－35
组
2
单体液压支柱
DZ25
根
40
金属铰接顶梁
HDJA
根
50
电
器
设
备
移动变电站
KSGZY－630/1.14
台
2
KSGZY－315/0.69
台
1
台
1
高压电缆连接器
AGKB30－200/6000
个
8
馈电开关
BKD9-400/1140F
台
2
BKD9-200/690F
台
2
磁力启动器
QJZ-2×120/1140型
台
1
BQD10－80ZD／1140型
台
1
BQD10－200ZND／1140型
台
1
BQD10－200ZND／1140型
台
1
QJZ-2×200/1140型
台
1
QJZ-2×200/1140型
台
1
BQD10－120ZD／1140型
台
1
BQD10－120ZD／1140型
台
1
BQD10－80ZND／660型
台
1
BQD10－80ZND／660型
台
1
BQD10－80ZND／660型
台
1
BQD10－80ZD／660型
台
1
煤电钻变压器综合装置
BZ80－2.5
台
1
KSGZ－4/0.66
台
1
矿用照明灯具
KBY－622×6W
套
50
KBY－15W
个
50
电缆
UYPJ-3.6/6-3×25+3×16
m
2800
UYP-0.38/0.66-3×35+1×10
m
150
UYP-0.38/0.66-3×95+1×25
m
550
UYP-0.38/0.66-3×25+1×10
m
300
UYP-0.38/0.66-3×35+1×16
m
180
UYP-0.66/1.14-3×70+1×16
m
420
UCP-0.66/1.14-3×70+1×16+3×6
m
121
YC－500/3×4＋1×4（mm2）
m
250
YC－500/3×10＋1×6（mm2）
m
1000
采煤机主要技术参数见表2。
表-2采煤机主要技术参数表
型号
高度（m）
质量（kg）
电机高度（m）
减速箱高度（m）
摇臂长度（m）
摆角范围（°）
MLS3H-340
2～3.2
30000
0.6
0.6
1.19
65°～17°
三、初选采煤机主要技术参数的校核
1、最大采高的校核
本设计最大采高hmax为2.9m，滚筒直径D为1.6m，采煤机高度A及所需底托架高度B可由下式计算：
A＝hmax＋
B＝hmax－
式中：
A——采煤机高度，m
hmax——工作面最大采高，2.9m
H——采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，0.6m
L——摇臂长度，1.19m
αmax——摇臂向上摆动最大角度60°，
D——滚筒直径，1.6m
S——运输机槽帮高度，0.220m
则：
A＝2.9＋
＝1.37（m）
B＝2.9－
2、最小采高的校核
采煤工作面最小采高hmin应大于采煤机高度A，支架顶梁高度h1，过机高度h2，（顶梁与采煤机机身上平面之间的距离）三项之和，即采煤机与支护设备应能通过煤层变薄带，滚筒不割岩石。
hmin＞A＋h1＋h2
式中：
h1——支架顶梁高度，0.33m
h2——过机高度，不应小于0.1～0.25m，取0.15m，
则：
hmin＞1.37＋0.033＋0.15=1.533m
工作面最小采高2.4m，选型满足最小采高的要求。
3、卧底量校核
最大卧底量Kmax按下式计算：
Kmax＝A－
式中，βmax——摇臂向下摆动最大角度，20°
Kmax＝1.6－
=0.16（m）
采煤机卧底量一般为90～300mm，最大卧底量为0.16m，满足要求。
4、采煤机最大截割速度的校核
运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。
运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆煤现象。
根据此原则，可把运输机的运输能力看成采煤机的最大生产率，此时采煤机截割的最大牵引速度
为：
式中：
——运输机的运输能力，800t/h
H——平均采高，2.65m
B——采煤机截深，0.6m
γ——煤的实体容重，1.35t/m3
则：
设计选取得截割牵引速度为4m/min，计算值大于选取值，满足要求。
5、采煤机牵引力的估算
采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为：
T＝K2G＋fD（cosα－K2＋2K3）±Gsinα
式中：
f——摩擦系数，取平均值0.18
K1——经验系数，取0.7
K2——估算系数，取0.2
K3——侧面导向反力对牵引阻力影响系数，导向板在采空区侧布置，煤层倾角倾角为6°，取0.402
最后一项，当向上牵引时，取正号，向下牵引时，取负号。
6、采煤机、支护设备、输送机配套关系图
采煤机、输送机、支护设备均已系列化，选取设备时，应根据计算参数选择相近参数的设备。
本次设计根据计算选择综采成套设备ZC5－ZY35,并根据设计的实际情况进行了适当的修改。
工作面设备配套关系图见附图。
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