采煤机截割部改进研究
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摘 要：本文主要对采煤机截割部进行改进研究。采煤机截割部是实现采煤机减速的单元，截割部里采用了多级减速，动力由采煤机电动机通过齿轮传递到采煤机滚筒来实现割煤，对称的摇臂结构使采煤机实现左右摇臂可以互换，截割部采用增加惰轮的个数来增加摇臂的长度，从而实现增大采煤机的截深。
关键词：采煤机；截割部；摇臂
中图分类号：[TD82] 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0174-01
前言：煤是重要的能源物质，在我国有着很大的储量。采煤一直以来都被人们看作一项非常危险的事情。在以前国内有很多小型煤窑，由于规模小，技术落后，大部分都是靠人工进行挖煤、运输煤。经常出现各种事故，大量浪费了资源。大型的采煤机械的出现使这一现象得到了改观。
一、滚筒采煤机发展过程
滚筒采煤机经过多次改进设计而得到不断的发展。最早设计的滚筒采煤机仅能单向采煤，输送机和液压支架在向前推移之前，留在轨道上采出的煤在回空段被装载。后来又研发了双向采煤的滚筒采煤机。然而由于这种采煤机受到调向的限制，加之固定滚筒缺乏自由性，摇臂滚筒采煤机应运而生。
摇臂滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。由于滚筒直径不宜过大，当煤层较厚单滚筒采煤机往返截割两个行程才能推进一个截深；双滚筒采煤机每截割一个行程就可以推进一个截深，对煤层变化和顶板、底板的起伏，适应性也好。对于双滚筒可有两种位置布置，一是对称布置于两端，另一种就是两滚筒都布置于一端即采用不对称布置。不对称布置虽然设计相对简单，但是其工作稳定性不好。所谓工作稳定性就是采煤机在工作过程中保持不翻转、倾斜和不脱离导向物的能力。工作稳定性好将有利于正常工作。而对称布置的滚筒采煤机受到的外力基本是平衡的，在工作稳定性较好。
采煤机的发展方向都是向大功率、高效率、采掘厚煤层方面发展。这符合国内目前的煤炭采掘业的实际情况。在以前很多采煤机也已经开始采用多电机驱动采煤机，以提高采煤机的功率。本次对截割部改造主要是吸取了前人的实践经验，采用多电机横向布置电牵引。两台截割部分别由两个250KW的电动机驱动，牵引部以及其他的辅助装置由单独的2个40KW的电动机或者液压马达驱动。另外，该机还可通过更换电控部及液压传动部面成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机，并且可通过更换行走部和支承组件，形成1.1m和1.2m两种机面高度，而其它部件通用。
二、截割部及配套设施改造方案
采煤机的截割部包括截割电机、摇臂、滚筒等部件，并设有离合器装置、冷却装置、喷雾降尘装置等。其中减速器要传递采煤机的绝大部分装机功率，载荷重而不稳定，工作条件恶劣，可靠性要求高，外形和尺寸却受到工作环境的严格限制。截割部减速器的强度、刚度、、密封、效率和散热等问题，都应予以着重考虑。
由以往的经验，以及原来采煤机的传动系统可以了解到滚筒采煤机截割部减速器传动系统都具有以下特点：由于滚筒轴和电机轴互相垂直，传动系统中必须有一队圆锥齿轮；减速器的采用飞溅时，油面位置应适当，使油能被转动的齿轮溅到啮合面上，同时也甩到箱壁上，以利散热，轴承也应获得必要的；减速器的轴布置在同一水平或接近同一水平，效果一般较好。飞溅的优点是：强度高，散热快，对油的粘度变化和杂质不敏感，也不要添加设备。但当采煤机在倾斜煤层中工作时，油集中在低处，位于高处的传动件条件较差。
摇臂减速器的也是个特殊的问题。当摇臂下倾，滚筒截割底煤时，摇臂内的油积在端头；反之，上倾截割顶煤时，摇臂端头的齿轮得不到良好的。为了解决这个问题，需设置回油装置。
为了保证喷油系统能正常工作，需要设置过滤器、流量监测元件和油位指示器等。采煤机摇臂和机头减速箱连接处，支承摇臂套的轴承载荷重而运动速度很低，滚筒轴靠近煤壁处的轴承，载荷也很大，这些轴承最好与截割部减速器隔开，采用压力注油器定期注入脂。经过实践证明大功率采煤机截割部应采用极压工业齿轮油。这种油是在齿轮油中加入极压添加剂，以改善油液的品质，提高抗磨性和抗烧结性。本机在齿轮腔中加注N320硫磷工业齿轮油。
截割部系统中还应该有一个离合器或者一个离合齿轮，当离合器或离合齿轮脱开时，调高泵应仍能获得动力。为了操作轻便，离合器或离合齿轮不设在低速轴上；为了避免圆锥齿轮的模数过大，圆锥齿轮也不宜设在低速轴上。
三、收到的实际效果和下一步改造方向
经过改造，设备总体有以下特点：
（一）机身矮，装机功率大。截割电机容量调整范围宽。为了加宽截割电机的功率调整范围，采煤机截割部设计强度为300Kw，电机容量调整范围为150～300Kw，通过调整截割电机容量，可实现一机多型。从而能够更好地适应不同工作面煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同。可采中厚偏薄煤层中的硬煤，是采高范围1.5～3.2m 硬煤层选择的理想机型。该采煤机可以根据各个煤矿企业煤层的不同，生产不同的机型以适应市场的要求，提高产品生产的灵活性。另外也节约了研发设计的时间和资金。
（二）机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率高，容易安装和维护。截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置，并设有强制冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口件，齿轮材料选用国内最好的钢种 18Cr2Ni4WA（军工材料）。
（三）机器采用了强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。为提高采煤机的维护性，液压传动各主要控制阀，均设于箱体以外，以便于调整。为进一步提高采煤机的可靠性，除设有电机过载，过热保护之外，液压传动设有恒功率自动控制，高压保 护和失压保护，另外左右截割部（摇臂）高速端各设有机械离合，机身两端和中间各设有急停开关。能够很好的保证机器的正常工作。
参考文献：
[1]采煤机：全国煤炭技工教材编审委员会.编.煤炭工业出版社出版，2000年8月
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[6]高产高效综合机械化采煤技术与装备（上）：戴绍诚等主编.煤炭工业出版社出版，1997年11月