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Coal Extraction
The Shearer(I)
Although there are many models, the shearer has several common basic components. A double-ended ranging-drum shearer(Fig.18.1), for example, consists of four major components: electric motors, gearheads, haulage unit (power pack), and the cutting drums.
The electric motor ranging form 300 to1000 horsepower (223~750kw) is the power source for the shearer.It provides power to run the hydraulic pumps in the haulage unit and the gearheads for the cutting drum. The large capacity shearers are generally equipped with two electric motors; one for the haulage unit and one gearhead and the other for the other gearhead and other ancillary equipment. The motors can be remotely controlled.
There are two gearheads, one on the left, and the other on the right-hand side of the shearer. Each gearhead consider of a gearhead, gearbox and ranging arm.
The cutting drum is laced with spiral vanes on which the cutting bits are mounted. Its diameter ranges form 34 to 72 in (0.86~1.83m) with rotational speeds form 30 to 105 rpm. The trends are toward fewer but larger bits and slower drum speed for better cutting efficiency and less coal dust production. The drums are also equipped with power cowl is usually located behind the cutting drum. For that reason, it can be rotated a full 180°
The electric motor, haulage unit and gearhead box combine to form the shearer’s body which is mounted on the underframe. The underframe has four sliding shoes. The face-side shoes. The face-side shoes are fitted and ride on the face side top guide of the face conveyor pan, and the other two gob-side sliding shoes are fitted on a guide tube to prevent derailment. The tramming speed of the shearer ranges form 19 to 46 ft/min (5.8~14.0m/min).
In addition, the shearer is equipped with auxiliary hydraulic pumps and control valves for operating the ranging arms and powers cowls, water spraying devices,cable, chain anchorage and tensioners and so on.
Types of Modern Shearers
Since its first appearance in 1954, the shearer has undergone continuous changes both in capability and structure. It is now types of shearers, single and double-drum. In the earlier models, the drum in the single-drum shearer is mounted on the shearer’s body and cannot be adjusted for height. Therefore it is not suitable for areas where are constant changes in seam thickness and floor undulation. Thus the single-ended fixed-drum shearer is used mostly for thin seams.
For the single-drum shearer with a ranging arm, the cutting drum is mounted at the very end of the ranging arm. The ranging arm can be raised up and down by hydraulic control to accommodate the changing seam thickness and floor undulation. (Fig.18.2)
But when the seam exceeds a certain thickness, the single-drum shearer can not cut the entire seam height in one cut and a return cutting trip is necessary to complete a full web cut. Furthermore, since the drum is located on the headentry side, it generally requires a niche in the tailentry side. A niche is a precut at face end, one web deep and a shearer’s length long. With a niche at the face end the shearer can turn around.
Nowadays, the double ranging-drum shearers are used predominantly. The shearer cuts the whole seam height in one trip. The two drums can be positioned to any required height (within the designed range) during cutting and lowered well below the floor level. The arrangement of the drums enables the whole seam to be cut in either direction of travel, thereby ensuring rapid face advance and shortening roof exposure time. There are various types of double ranging-drum shearers. Based on the location of the drums, there are two types: one with one with both drums mounted on one side of the machine. The former type is the most widely used. Its advantage is that with one drum on each side of the shearer, it can sump in either direction.
During the cutting trip, the leading drum cuts the upper 70% of the seam height while the rear drum cuts the lower 30% and cleans up the broken coal on the floor. The two drums are approximately 23~33ft (7~10m) apart. When the shearer is traveling in the opposite direction to that of the face conveyor, the coal cut by the leading drum has to pass under the shearer’s body, which increase the moving resistance of the shearer and the face conveyor and cause a “crowding” condition. If the broken coal is too large, it may block the shearer and stop the operation. In general, when the shearer and the face conveyor are traveling in the opposite directions, approximately 70% of the coal taken by the leading drum will pass under the shearer. But when they are traveling in the sane direction,the coal taken down by the rear drum together with the float coal from the floor constitute the approximately 30% of the coal that has to pass under the shearer. The former case consumes 25% more power than the latter. As compared to the single-ended shearer, the underframe of the double-ended shearer is higher, thereby ensuring a sufficient cross section for coal passage.
Based on the method of adjusting the height of the cutting drum, there are also two types of shearers: ranging-arm shearer and gearhead shearer (Fig 18.3).
The former one is commonly used, whereas the latter one is a recent development. The advantage of the gearhead shearer is that the haulage unit is located at the center of the shearer’s body and mounted on the underframe. On both sides of the haulage unit, there is gearhead. Each gearhead contains an electric motor and a speed-reduction unit. The gearhead is raised and lowered by an adjustable hydraulic ram. The adjustable range of cutting height is large. It can reach up to 4.6ft(1.4m).
采 煤
-----采煤機(jī)
盡管采煤機(jī)有很多模型，它們?nèi)匀挥幸恍┕餐幕窘M成部分。例如，雙端可調(diào)高滾筒采煤機(jī)由四個主要部分組成：電動機(jī)，傳動機(jī)頭，牽引部（動力裝置）和截割滾筒。
300至1000馬力（223至750千瓦）的電動機(jī)是采煤機(jī)的能量來源。它為截割滾筒在牽引部和傳動機(jī)頭中給液壓泵提供動力。大功率滾筒式采煤機(jī)一般裝有兩臺電動機(jī)；一臺帶動牽引部及一傳動機(jī)頭；另一臺帶動另一傳動機(jī)頭及其他輔助設(shè)備。電動機(jī)可以遠(yuǎn)程控制。
采煤機(jī)上有兩個傳動機(jī)頭，一個在左邊，另一個在采煤機(jī)的右邊。每一個傳動機(jī)頭都由一個傳動機(jī)頭，一個齒輪箱和一個搖臂組成。
螺旋形的輪葉把截割滾筒束緊在安裝的截齒上。它的直徑為34至72（大約0.86至1.83米），轉(zhuǎn)速為30至105。其發(fā)展趨勢是采用數(shù)量少一些但大一點(diǎn)的截齒，并減低截割滾筒的轉(zhuǎn)速，一邊提高截割效率和減少煤塵的產(chǎn)生。截齒也裝有動力擋煤板，通常位于截割滾筒的后面 。因此，它可以旋轉(zhuǎn)180度。
電動機(jī)，牽引部和傳動機(jī)頭箱組合成采煤機(jī)的主體安裝在底座上。底座有四個滑瓦?？拷ぷ髅嬉粋?cè)的滑瓦，安置在工作面輸送機(jī)槽的頂部導(dǎo)軌上，二靠近采空區(qū)一側(cè)的另外兩個滑瓦，則安置在導(dǎo)管上，以防脫軌。采煤機(jī)的牽引速度為每分鐘19至46英尺（約為每分鐘5.8至14.0米）。
除此之外，采煤機(jī)還裝有輔助的液壓泵和控制閥來操作搖臂，動力擋煤板，噴水裝置，牽引鏈錨固和拉進(jìn)裝置，。
自從采煤機(jī)的第一次在1954年問世以來，它已經(jīng)在能力和結(jié)構(gòu)上經(jīng)歷了持續(xù)不斷的變化?，F(xiàn)在采煤機(jī)的種類有單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)。在更早的模型里，單滾筒采煤機(jī)的滾筒是安裝在采煤機(jī)的主體部位而且不同適應(yīng)它本身的高度。因此，它不適宜在有著不斷變化的煤層厚度和底板起伏不平的區(qū)域里。因而單端固定滾筒采煤機(jī)大多數(shù)情況下用于薄煤層。
單搖臂但滾筒采煤機(jī)的截割滾筒就安裝在該搖臂的末端。搖臂可以通過液壓控制來調(diào)節(jié)不斷變化的煤層厚度和底板起伏不平來升高降低。
但是當(dāng)煤層超過一定的厚度，單滾筒采煤機(jī)就不能一次過截割整個煤層高度，所以是有必要來一次來回截割來完成一個完整的截割。此外，自從滾筒安裝在運(yùn)輸順槽一邊，它通常需要在回風(fēng)順槽有一個缺口。缺口是在工作面端頭預(yù)先開出的，其大小為一個截深和一臺采煤機(jī)機(jī)體的長度。有了工作面端頭的卻都，采煤機(jī)可以掉頭。
如今，雙滾筒采煤機(jī)占據(jù)主導(dǎo)地位。采煤機(jī)一次可以截割整一個煤層高度。兩個滾筒在截割過程中可以處于任何一種需要的高度（在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)），降低到地平線以下。滾筒的這種布置，使采煤機(jī)在每一次往返行程中均能進(jìn)行整層截割，從而可保證工作面迅速推進(jìn)并縮短頂板懸露時間。有不同類型的雙滾筒采煤機(jī)。根據(jù)滾筒的安裝位置，采煤機(jī)課分為兩類：一類是采煤機(jī)機(jī)身兩側(cè)各安一個滾筒；另一類是兩個滾筒都安在機(jī)身一側(cè)。大多數(shù)使用前一種，它的優(yōu)勢在于采煤機(jī)每一邊都有一個滾筒可以在任一個方向進(jìn)刀。
在截割的過程中，前面的滾筒截割上部煤層高度的百分之七十，而后面的滾筒截割下部的百分之三十和清理地上損壞的煤渣。兩個滾筒相距23至33英尺（約7至10米）。當(dāng)采煤機(jī)與工作面輸送機(jī)反向運(yùn)行時，前滾筒采下的煤必須從采煤機(jī)機(jī)身下面通過，這就加大了采煤機(jī)及輸送機(jī)的運(yùn)行阻力，并造成“堵塞”現(xiàn)象。如果壞掉的煤渣太大，它可能會阻礙采煤機(jī)，停止采煤機(jī)的運(yùn)行。總的來說，當(dāng)采煤機(jī)和工作面輸送機(jī)在相反方面運(yùn)行時，前滾筒采的大約百分之七十的煤會在采煤機(jī)底下通過。但是當(dāng)它們在相同方向運(yùn)行時，后滾筒采的煤和地上的浮煤組成的只有百分之三十的煤在采煤機(jī)地下通過。前者比后者多消耗了百分之二十五的能量。與單滾筒采煤機(jī)相比，雙滾筒采煤機(jī)的底座更高，因此能夠保證有效的橫截面運(yùn)煤。
根據(jù)截割滾筒高度的調(diào)整，采煤機(jī)可分為兩類：搖臂采煤機(jī)和傳動機(jī)頭采煤機(jī)。
前者是經(jīng)常使用的，而后者是最近才發(fā)展運(yùn)用的。傳動機(jī)頭采煤機(jī)的優(yōu)勢在于它的牽引部是安置在采煤機(jī)機(jī)身的中心和底座。在牽引部的兩邊都有一個傳動機(jī)頭。每一個傳動機(jī)頭都包含一個電動機(jī)和一個減速裝置。傳動機(jī)頭通過一個可調(diào)液壓千斤頂來升高和降低的。截割高度的調(diào)節(jié)范圍很大，它可以達(dá)到4.6英尺（1.4米）。
調(diào)研報(bào)告
前言
引言
滾筒式采煤機(jī)是綜合機(jī)械化采煤工作而的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)劣直接關(guān)系到煤碳產(chǎn)量及人身安全、設(shè)備安全。自20世紀(jì)50年代初滾筒式采煤饑問世以來，其研究、生產(chǎn)大致經(jīng)歷了四代，即固定滾筒采煤饑、單搖臂滾筒采煤機(jī)、雙搖臂滾筒采煤機(jī)、電牽引采煤機(jī)。我國在長期煤炭生產(chǎn)實(shí)踐中，也已陸續(xù)研制生產(chǎn)了一系列國產(chǎn)采煤機(jī)，并且在借鑒國外先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上，迅速發(fā)展了大功率電牽引采煤機(jī)(總裝機(jī)功率達(dá)1 400KW 以上)。通過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)滾筒采煤機(jī)尚有很多需要改進(jìn)的地方。我們主要就滾筒采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)布置、滾筒改進(jìn)、自動控制、液壓系統(tǒng)的改進(jìn)、旋滾筒的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)以提高滾筒采煤機(jī)的工作效率。
實(shí)習(xí)目的
本次實(shí)習(xí)在理論教學(xué)之后進(jìn)行，是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生“完成設(shè)計(jì)工作者的基本訓(xùn)練”的重要環(huán)節(jié)，其目的是：
a. 鞏固、加深和擴(kuò)大所學(xué)的理論知識，使理論更好的結(jié)合實(shí)際，通過參觀和學(xué)習(xí)，對機(jī)械設(shè)計(jì)建立全面的系統(tǒng)概念，補(bǔ)充理論教學(xué)的不足；
b. 通過仔細(xì)了解和自己畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程（機(jī)床的布局，各零部件的加工工藝過程，零部件組裝成成品的裝配過程等等），來熟悉工廠的生產(chǎn)加工過程（零件設(shè)計(jì)過程，零件工藝設(shè)計(jì)過程，裝配設(shè)計(jì)過程）；
c. 通過對和自己畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)以及各零部件的結(jié)構(gòu)的了解認(rèn)識，為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）收集資料，使自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成；
d. 通過親身感受工廠的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)管理等，為即將走上工作崗位積累感性認(rèn)識；
e. 通過在工廠參觀實(shí)習(xí)，了解現(xiàn)代工廠的生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理，零件的加工工藝過程及其各種機(jī)床的加工特點(diǎn)，為今后走向工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
實(shí)習(xí)過程
本次實(shí)習(xí)我們主要參觀了河北神風(fēng)重型機(jī)械有限公司和鶴壁鑫镕鑄業(yè)有限責(zé)任公司。河北神風(fēng)重型機(jī)械有限公司是由原峰峰集團(tuán)所屬的機(jī)械總廠、馬頭機(jī)械廠、機(jī)電設(shè)備廠整合改制而成的有限責(zé)任公司，地處晉冀魯豫四省交匯處的歷史名城——邯鄲市。公司現(xiàn)有員工 2200 余人，各類專業(yè)技術(shù)人員 300 余人，高級工程師 35 人，工人技師 50 余人，注冊資金 1.2 億元，年銷售超過 4.8 億元，年生產(chǎn)能力突破 4 萬噸，以強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)備開發(fā)、制造和配套能力而首推于冀南豫北大地 , 形成了“天擇”牌煤炭和冶金兩大系列的主導(dǎo)產(chǎn)品。現(xiàn)是全國煤炭行業(yè)機(jī)電配件定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)，全國煤礦綜機(jī)配件定點(diǎn)生產(chǎn)單位，中國質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會團(tuán)體會員單位，全國煤機(jī)協(xié)會常務(wù)理事單位。多次獲得省重合同、守信用單位，河北省十大優(yōu)秀發(fā)明創(chuàng)造單位，中國誠信單位，中國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量質(zhì)量技術(shù)，全國煤炭機(jī)械工業(yè)優(yōu)秀企業(yè)等榮譽(yù)稱號。 在相繼通過 ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO14001環(huán)境認(rèn)證后，2006年2月順利通過GB/T19001-2000質(zhì)量管理體系、GB/T24001-2004環(huán)境管理體系、GB/T28001-2001職業(yè)健康安全管理體系“三合一”體系認(rèn)證。??煤炭系列產(chǎn)品：主要以綜采成套設(shè)備設(shè)計(jì)、制造為主， 是我國目前唯一生產(chǎn)“三機(jī)（ 采煤機(jī)、刮板機(jī)、液壓支架） 配套”產(chǎn)品的廠家，可對 30 萬～ 150 萬噸礦井采煤工作面進(jìn)行配套，并配有相應(yīng)的順槽裝載機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)、輔助絞車、單體支柱等設(shè)備，覆蓋了整個采煤工作面的生產(chǎn)和運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備；“三機(jī)”配套產(chǎn)品與多廠家產(chǎn)品配套相比有不可比擬的優(yōu)勢， 可實(shí)現(xiàn)礦井采掘工作面設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝、技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)等一條龍配套服務(wù) 。目前我公司生產(chǎn)成套的“三機(jī)”配套設(shè)備已裝備了有五十多個工作面，包括峰峰集團(tuán)所屬十三個礦、河北省磁縣六合工業(yè)有限公司、河南省濟(jì)源煤業(yè)有限公司、山西長治三荊溝煤礦、山西襄垣上良煤礦、內(nèi)蒙棋盤井礦業(yè)有限責(zé)任公司等礦井，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 煤炭系列主導(dǎo)產(chǎn)品有： MG150(200)/375(475) 、 MG200 液壓采煤機(jī)、 MG150(200)/365(465) 、 MG150 （ 200 ） /350 （ 450 ）電牽引采煤機(jī)、 MG132/300 薄煤層采煤機(jī)、 LMG900 以下露天采煤機(jī)、 SGZ764/400 以下各種系列刮板運(yùn)輸機(jī)、各種類型阻力的液壓支架、 MRB400 以下乳化液泵站及各種型號的絞車、 1.6M 以下帶式輸送機(jī)、單體液壓支柱等。
?冶金系列產(chǎn)品：主要進(jìn)行冷熱成套生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝、服務(wù)等一條龍服務(wù)。 目前我公司成套生產(chǎn)線已裝備了有二十多條，包括河北卓立 1050 mm 冷軋薄板、河北三河 60 萬噸 500mm 帶鋼、河北鹿泉 35 萬噸角鋼、新興鑄管 35 萬噸螺紋鋼、寧夏石嘴山 60 萬噸棒材、河北武安興華 350H 型鋼等成套生產(chǎn)線。主導(dǎo)產(chǎn)品有： 1250mm 以下冷熱軋帶鋼、 350mm 以下 H 型鋼、Φ 850 輥徑以下線棒材、Φ 250mm 以下無縫鋼管、 450mm 以下 H 型鋼等成套生產(chǎn)線以及非標(biāo)人字齒輪座、軋機(jī)、卷曲機(jī)、矯直機(jī)、冷床、飛剪、冷剪、重型齒輪箱、硬齒面減速機(jī)等各種機(jī)械設(shè)備、零部件等。
鶴壁鑫镕鑄業(yè)有限責(zé)任公司，位于河南省鶴壁市山城區(qū)車站路3號，東臨京廣鐵路、京珠高速公路、107國道，地理位置十分優(yōu)越。
公司技術(shù)力量雄厚，擁有一支專業(yè)素質(zhì)優(yōu)良的技術(shù)隊(duì)伍。其中，高級工程師3名、工程師11名、技師9名。具有新工藝新材料的研究開發(fā)能力；可利用CAD和PRO/E進(jìn)行二維和三維設(shè)計(jì)；能夠應(yīng)用“華鑄CAE/InteCAST鑄造工藝分析系統(tǒng)”對鑄造工藝進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步優(yōu)化鑄造工藝。
公司鑄造設(shè)備先進(jìn)、齊全。擁有3噸三相電弧煉鋼爐三臺;2.5t/hr及3t/hr沖天爐各一臺；575kg中頻爐一臺；2500kg中頻爐兩臺；S116混砂機(jī)5臺；30kg、10kg、3kg碗型樹脂砂混砂機(jī)各一臺；SH－300雙攪拌樹脂砂混砂機(jī)一臺；橋式起重機(jī)20臺，其中，最大起重能力為20噸；Q7710型拋、噴聯(lián)合清理設(shè)備一臺；Q365C臺車式拋丸清理機(jī)；熱處理設(shè)備有450KW、480Kw大型電阻箱式熱處理爐各一臺；15噸煤氣發(fā)生爐一臺；40噸燃煤大型熱處理爐一臺。
公司檢測設(shè)備完備，可進(jìn)行著色、磁粉、超聲波等無損探傷；能進(jìn)行多種元素的化驗(yàn)及機(jī)械性能、物理性能的測定，配備有爐前檢測室及中心化驗(yàn)檢測室。
公司先后為四川東方汽輪機(jī)廠、北京重型電機(jī)廠、武漢汽輪機(jī)廠、錦州汽輪機(jī)廠、四川樂山汽輪機(jī)廠等廠家生產(chǎn)了大量耐高溫、耐高壓、優(yōu)質(zhì)合金鋼鑄件；為北京航天部、上海冶金礦山機(jī)械廠、上海澎浦機(jī)器廠、上海良工閥門廠、上海第二石油機(jī)械廠、中原油田、上海煤炭科學(xué)研究院、中核蘇閥等單位生產(chǎn)了大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄鋼件；通過外貿(mào)公司，先后生產(chǎn)了多批出口鑄鋼件、鑄銅件。公司于于2001年5月獲得鑄件進(jìn)出口權(quán)；2006年1月通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。
國內(nèi)最大品種的采煤機(jī)搖臂殼體，材質(zhì)ZG25Mn2。
1 課題調(diào)研
1.1、滾筒采煤機(jī)發(fā)展概況和發(fā)展趨勢
最早的滾筒采煤機(jī)出現(xiàn)在英國，它是把截煤機(jī)的減速箱部分改成允許安裝一根橫軸和截割滾筒。由于其水平軸截割滾筒的設(shè)計(jì)優(yōu)于截煤機(jī)，因此其改進(jìn)型比刨煤機(jī)更適宜英國開采條件，但在20世紀(jì)50年代這種采煤機(jī)并非是唯一應(yīng)用的采煤設(shè)備。另外有一種有競爭的采煤機(jī)是鉆削式采煤機(jī)。這種采煤機(jī)配有一個按螺鉆原理設(shè)計(jì)的主截割部，其應(yīng)用范圍主要局限與薄煤層。
滾筒采煤機(jī)經(jīng)過多次改進(jìn)設(shè)計(jì)而得到不斷的發(fā)展。最早設(shè)計(jì)的滾筒采煤機(jī)僅能單向采煤，輸送機(jī)和液壓支架在向前推移之前，留在軌道上采出的煤在回空段被裝載。后來又研發(fā)了雙向采煤的滾筒采煤機(jī)。然而由于這種采煤機(jī)受到調(diào)向的限制，加之固定滾筒缺乏自由性，因此搖臂滾筒采煤機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
20世紀(jì)60年代末，久益公司生產(chǎn)出10CM、11CM 系列的連續(xù)采煤機(jī)，它是現(xiàn)代這種機(jī)型的雛形。到70年代末，在11CM型基礎(chǔ)上又生產(chǎn)出12CM系列連續(xù)采煤機(jī)。經(jīng)過對12CM系列連續(xù)采煤機(jī)的不斷改進(jìn)、完善和提高，生產(chǎn)出適用于開采中硬煤層的12CM12—10B、12CM18—10D和B型機(jī)，以及適用于特別堅(jiān)硬煤層的12HM31C型和B型機(jī)(神東常用12CM12—10B、12CM18—10D)。80年代后期至今連續(xù)采煤機(jī)在采煤業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且得到了長足的發(fā)展。我國對這種連續(xù)型采煤機(jī)的應(yīng)用始于70年代中期。那時主要靠引進(jìn)外國的產(chǎn)品，80年代以前主要是引進(jìn)單機(jī)。隨著國內(nèi)采煤機(jī)技術(shù)的發(fā)展到了90年代變成以配套引進(jìn)為主。目前國內(nèi)在采煤機(jī)研發(fā)和設(shè)計(jì)方面和國外有很大的差距。煤炭科學(xué)研究總院太原分院早在1990年就開始進(jìn)行連續(xù)采煤機(jī)的研究，曾完成了輕型連續(xù)采煤機(jī)的設(shè)計(jì)、引進(jìn)設(shè)備的國產(chǎn)化大修等工作。煤炭科學(xué)研究總院上海分院也承擔(dān)了一些項(xiàng)目。盡管國內(nèi)各大科研院所、生產(chǎn)廠家、煤礦企業(yè)曾開展過規(guī)模不等的連續(xù)采煤機(jī)等技術(shù)的國產(chǎn)化研究，但均存在一些問題，仍沒有真正在煤礦上見到國產(chǎn)連采機(jī)的新產(chǎn)品。
1.2、滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)的改進(jìn)方向
1.2.1、橫向布置多個電動機(jī)。即將截割部、牽引部、泵站和破碎機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成橫向布置方式。采用這種電動機(jī)布置方式，可將搖臂回轉(zhuǎn)傳動裝置取消，而代之不傳動功率的鉸接軸，簡化了結(jié)構(gòu)，減少了薄弱環(huán)節(jié)和故障因素；可將傳動鏈中錐齒輪取消，消除了加工、裝配、維修錐齒輪的復(fù)雜工藝，提高了可靠性；各電動機(jī)傳動系統(tǒng)功能單一，無過軸、旁輪等多余饑件和交叉重疊環(huán)節(jié)，部件為自封閉，部件之間無饑械傳動， 只有管線等柔性聯(lián)接，故結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、機(jī)身長度可縮短；便于組裝拆卸及在維修更換部件、換搖臂及截割電動機(jī)時不需拆卸底托架和對口螺栓。
1.2.2、將機(jī)身設(shè)計(jì)成使部件可側(cè)面拉裝的整體箱式。即整個機(jī)身是個箱形結(jié)構(gòu)的焊接件，根據(jù)需要分成若干個間隔室，安放變壓器電控部 電牽引部、液壓站等部分；而在采空區(qū)一側(cè)其敞開，可以將上述具有自封結(jié)構(gòu)的部件方便地裝入固定和拆下拉出，而機(jī)身兩端鉸接的截割部及其電動機(jī)也可以從采空區(qū)側(cè)拆裝。采用這種機(jī)身設(shè)計(jì)方式，可以為井下組裝維修創(chuàng)造更方便快捷的條件，同時可實(shí)現(xiàn)整個機(jī)身無對口螺栓，也無底托架，強(qiáng)度大，剛性好， 免除了螺栓緊固的麻煩，可將機(jī)身做成兩段拼裝，并用液壓螺栓緊固。
1.2.3、將采煤機(jī)的截割部與牽引部合為一個部件。即截牽合一，縱向布置的主電動機(jī)可直接驅(qū)動煤壁側(cè)的截割部件，牽引部件(電牽引或液壓牽引)則放在采空區(qū)側(cè)，以合理利用空間。采用這種合并方式，可減少部件聯(lián)接對口數(shù)，縮短機(jī)身縱向長度，取消泵通過牽引部傳遞電動機(jī)全功率的過軸及齒輪，簡化_f結(jié)構(gòu)，提高了傳動效率。這樣雖使機(jī)身略寬，但由于大功率采煤機(jī)所配套的輸送機(jī)溜槽也寬，所以對機(jī)身整體無大影響。
1.2.4、改進(jìn)擋煤板傳動裝置。即用中低速擺線馬達(dá)，通過內(nèi)齒輪或柱銷傳動。比如，可在擋煤板回轉(zhuǎn)臂環(huán)架圓周安裝軸向柱銷，利用固裝在搖臂上的液壓馬達(dá)帶動長牙齒輪驅(qū)動柱銷翻轉(zhuǎn)擋煤板。采用這種擋煤板傳動裝置，可使擋煤板結(jié)構(gòu)更可靠，且不怕煤粉堵塞，不易存煤泥，可大幅減少故障。
1.2.5、取消底拖架或不用整體底拖架。即采用上述的部件可側(cè)面拉裝的整體箱式機(jī)身，在電動機(jī)、截割牽引部．高壓水泵和電控箱之間用若干個M4 0以上螺栓聯(lián)接，再輔之以2~4根液壓助力梁聯(lián)接，使聯(lián)接更可靠。采用無底托架的設(shè)計(jì)方案，其最大特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)就是克服了傳統(tǒng)底托架聯(lián)接螺栓多、加工困難、拆裝維修困難的缺點(diǎn)。
1.3、滾筒采煤機(jī)截割滾筒設(shè)計(jì)改進(jìn)方向
1.3.1、增大截煤深度。截深在750mm 以上方能稱為大截深，由于加大了截深，相應(yīng)的滾筒軸、軸承和搖臂強(qiáng)度也應(yīng)加大，同時適當(dāng)增大螺旋葉片的升角(一般大于等于20。)，以改善裝煤效果。
1.3.2、用強(qiáng)力截齒。由于速度加大，截齒的切削厚度增大， 可采用齒伸較長(120 mm—l50 mm 左右)、大斷面齒柄(30*50mm)、硬質(zhì)合金片厚度達(dá)l8mm以上的強(qiáng)力截齒，同時加大齒座尺寸和強(qiáng)度，這樣可減少截齒數(shù)、降低截齒消耗、增大塊煤率和降低煤塵。
1.3.3、增大塊煤率，減少煤塵生成。即采用雙行星傳動截割頭，適當(dāng)降低滾筒轉(zhuǎn)速，使其轉(zhuǎn)速在22—24r／min左右，以增大塊煤率，減少二次破碎；或減少截齒數(shù)，增大截距(60mm左右)以使塊煤率增加；滾筒結(jié)構(gòu)上還可采用碟形端盤開窗口，輪轂采用錐形或指數(shù)曲線形，以使截落的煤快速排出，從而減少二次破碎；此外還可在螺旋葉片上采用盤形滾刀以及采用抽風(fēng)和吸塵滾筒。
1.3.4、加設(shè)高壓水射流噴霧裝置。即在采煤機(jī)上加裝增壓水泵(60—70kW )，使噴霧水壓達(dá)到l8MPa以上，流量達(dá)到140L／min以上，這樣可有效降低煤塵和防止截割時產(chǎn)生火花。另外減少噴霧噴嘴的直徑(0．5—0．8mm)，可形成高壓射流，起到輔助切割作用，以減少截齒受力，降低能耗。同時還可加設(shè)流量壓力自動控制型水泵，使采煤機(jī)滾筒只在割煤時噴霧灑水，以節(jié)約水能源。
1.4、采煤機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)
1.4.1、電牽引采煤機(jī)液壓系統(tǒng)存在的問題
(1)液壓系統(tǒng)的高、低壓都是靠一個調(diào)高泵來完成的，這樣壓力極不穩(wěn)定，對液壓元件產(chǎn)生沖擊和震動，影響液壓元件的使用壽命；
(2)牽引電機(jī)的啟停和剎車制動器的啟停不同步，經(jīng)常有燒毀剎車制動器的現(xiàn)象。
1.4.2、電牽引采煤機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)措施
(1)調(diào)高泵換成雙聯(lián)齒輪泵，這樣可以把系統(tǒng)的高、低壓回路分隔開，分別供壓，不用一個回路，高壓就不會對低壓產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的壓力相對比較穩(wěn)定，這樣采煤機(jī)工作穩(wěn)定、可靠，不會對液壓元件產(chǎn)生沖擊。
(2)在液壓系統(tǒng)的低壓回路中串聯(lián)一個電液壓力繼電器(如圖1所示)；它一端通過主控器與牽引電機(jī)相連，另一端串聯(lián)在低壓回路中，電液壓力繼電器可以設(shè)定壓力，當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)不到給定的壓力值時，制動器打不開，牽引電機(jī)啟動不起來，從而防止燒毀制動器。
1.5、課題提出
通過以上所述，我們可以看出國內(nèi)在采煤機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面和國外先進(jìn)技術(shù)相比還有很大的差距，我們必須自力更生，加快國產(chǎn)采煤機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的改進(jìn)，縮小和國外先進(jìn)技術(shù)的差距。在采煤機(jī)的設(shè)計(jì)中我們必須充分考慮上述采煤機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)方向。我該次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目就是滾筒采煤機(jī)的設(shè)計(jì)，希望自己能夠在設(shè)計(jì)技術(shù)方面所突破。
實(shí)習(xí)總結(jié)
通過這次實(shí)習(xí)我們開闊了眼界，對所要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目有了感性的認(rèn)識。在這次參觀實(shí)習(xí)中我們認(rèn)真觀察了工廠的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝。對各種機(jī)加工過程有了更深入的了解和認(rèn)識，對各種機(jī)床的應(yīng)用和設(shè)備的布置有了一個感觀的認(rèn)識。另外對工廠的管理方法和生產(chǎn)方式以及工作的規(guī)章制度有了初步的認(rèn)識，為我們即將開始的工作提供一個心理準(zhǔn)備。
通過這次實(shí)習(xí)我們對采煤機(jī)的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)工藝有了深入的認(rèn)識，加之各方面資料的收集我們對采煤機(jī)的設(shè)計(jì)和制造原理、設(shè)計(jì)步驟等都有了一定的理解。通過對各方面資料的篩選，我們對采煤機(jī)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析和論證。在這次實(shí)習(xí)中我們通過和師傅們的交流，加深了理論和實(shí)際的聯(lián)系。鞏固了我們以前所學(xué)過的理論知識。
通過這次實(shí)習(xí)，我更能體會到一個做工程人員的責(zé)任，我想我一定會更加努力學(xué)習(xí)，將來認(rèn)真對待工作的每一個細(xì)節(jié)，做一個合格的工程人員。這次實(shí)習(xí)是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)前的關(guān)鍵一環(huán)，也是我們大學(xué)四年的必要環(huán)節(jié)。不但可以對我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫助，而且對我們以后的工作也會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。感謝學(xué)校和老師給我們提供了這么好的實(shí)習(xí)機(jī)會。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
實(shí)習(xí)報(bào)告
題目名稱：滾筒采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)
院系名稱：機(jī)電學(xué)院
班 級：
學(xué) 號：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2007年3月
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
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畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
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課題名稱： 滾筒采煤機(jī)的改進(jìn)
畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時間： 2006 年 3 月 5 日 ～ 6 月 16日(共 15 周)
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學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級：
指導(dǎo)教師：
報(bào)告日期： 2007年3月21日
?1．本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述
滾筒采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。采煤機(jī)分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：①鋸削式采煤機(jī)，即截煤機(jī)，靠安裝在循環(huán)運(yùn)動的截鏈上的截齒深入煤壁截煤；②刨削式采煤機(jī)，即刨煤機(jī)，靠刨刀的往復(fù)運(yùn)動刨削破煤；③鉆削式采煤機(jī)，靠鉆頭邊緣的刀齒鉆入煤體，由鉆頭中部的破煤刀齒將中部的煤體破碎;④銑削式采煤機(jī),靠滾筒上的截齒旋轉(zhuǎn)銑削破煤。本課題主要研究滾筒采煤機(jī)的改進(jìn)。一種銑削式淺截深采煤機(jī)，由截割部分、牽引部分和動力部分組成。截割部分包括工作機(jī)構(gòu)和減速器，牽引部分包括行走機(jī)構(gòu)（鏈輪、牽引鏈及其拉緊裝置）和液壓傳動裝置，動力部分包括電動機(jī)和電氣控制箱。另外，還有輔助裝置，包括底托架、電纜架、噴霧裝置和信號照明等設(shè)備。滾筒采煤機(jī)適于在煤層厚度變化小、無夾石、地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層傾角 15°以下、頂板易于管理的條件下使用。傾角較大時，需裝防滑裝置。滾筒采煤機(jī)騎在可彎曲刮板輸送機(jī)上工作，沿工作面往返運(yùn)行。螺旋式滾筒上裝有按一定規(guī)律排列的截齒。滾筒轉(zhuǎn)動時，截齒按一定順序在煤體上先后截出很多溝槽，使溝槽之間的煤體破落，通過滾筒旋葉和弧形擋煤板裝入輸送機(jī)。滾筒直徑為測量到截齒齒尖的截割直徑，各制造廠有各種不同的系列，根據(jù)采高選定。滾筒寬度相當(dāng)于截深，有0.6、0.8、1.0、1.2m等幾種規(guī)格。
滾筒采煤機(jī)分單滾筒和雙滾筒兩種：
單滾筒采煤機(jī) 進(jìn)刀方式有三種：①先進(jìn)刀后移機(jī)頭，一般采用斜切進(jìn)刀，這種方式簡單易行，但進(jìn)刀時間長；②先移機(jī)頭后進(jìn)刀，能充分利用工時，但開缺口工作量大；③進(jìn)刀同時移機(jī)頭，進(jìn)刀簡單，時間短，但需強(qiáng)力推移輸送機(jī)的設(shè)備。
割煤方式有兩種：①單向采煤，采煤機(jī)上行進(jìn)一刀割煤，下行裝煤。優(yōu)點(diǎn)是能充分利用機(jī)器裝煤，效率高，但工作面割一刀時間長，頂板懸露時間長，一般適用于頂板穩(wěn)定、采高較大、裝余煤量大的煤層。②雙向采煤，往返各進(jìn)一刀。優(yōu)點(diǎn)是能提高工時利用率，工作面生產(chǎn)能力大，支護(hù)頂板及時，工序緊湊，但采高大時清浮煤工作量大。
雙滾筒采煤機(jī) 一次采全厚，采煤機(jī)兩端各有一個滾筒。前滾筒在上割頂煤，后滾筒在下割底煤。兩滾筒一般相背旋轉(zhuǎn)，司機(jī)左側(cè)滾筒用左螺旋，司機(jī)右側(cè)滾筒用右螺旋。也可相向旋轉(zhuǎn)，司機(jī)左側(cè)滾筒用右螺旋，司機(jī)右側(cè)滾筒用左螺旋。一般采用雙向采煤，先進(jìn)刀后移機(jī)頭的斜切進(jìn)刀方式；也可采用進(jìn)刀同時移機(jī)頭的正切進(jìn)刀方式。
自從60年代開始使用滾筒采煤機(jī)以來采煤機(jī)有了很大的發(fā)展。60年代開始使用淺截式滾筒采煤機(jī)，70年代初在一些礦區(qū)開始使用淺截式雙滾筒采煤機(jī)，機(jī)采產(chǎn)量不斷提高。70年代以來，采煤機(jī)不斷改進(jìn),如采用大功率水冷電機(jī)來提高生產(chǎn)能力,開采厚度較大的堅(jiān)硬煤層；采用粗齒滾筒提高塊煤率；采用無鏈牽引減少機(jī)械事故并適應(yīng)長工作面多臺采煤機(jī)同時作業(yè)等。目前國內(nèi)采煤機(jī)正向著無鏈牽引系統(tǒng)以及能夠降塵的螺旋滾筒采煤機(jī)等方向發(fā)展。
2．本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題
本課題研究的目的是改善采煤機(jī)的工作性能以及滾筒對采煤效率的影響以提高采煤機(jī)的工作效率。通過對滾筒的參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來改善采煤效率。滾筒采煤機(jī)基本上是依靠螺旋葉片將破碎的煤裝入溜槽，其裝煤率約為 60%~70% 。為了提高裝煤率，在滾筒后方加擋煤板，可將裝煤率提高到 90 ％；為了提高裝煤率，除了從設(shè)備結(jié)構(gòu)方面采取措施外，在使用中應(yīng)盡量使出煤口加大些，擋煤板與滾筒的間隙應(yīng)適當(dāng)；加大牽引速度和滾筒轉(zhuǎn)速都有利于提高裝煤率，但是提高割煤效率與裝煤效率有矛盾時，原則上應(yīng)先滿足割煤效率的要求。
主要研究內(nèi)容包括：
建立滾筒采煤機(jī)的截割部的有限元分析模型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模型 ；
采用ANSYS進(jìn)行滾筒的結(jié)構(gòu)分析；
提供一套合理的滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)；
形成一套較為完整的截割部設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法。
3．對課題要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問題技術(shù)和所需條件兩方面)
該課題的預(yù)期目標(biāo)為：
1、完成滾筒參數(shù)的分析以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，為截割部設(shè)計(jì)做好充分準(zhǔn)備。
2、為為整個的滾筒采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)提供一套合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
由于各方面的原因該課題的研究還可能存在很多的困難和問題具體表現(xiàn)如下：
1、由于滾筒采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且在使用過程中，受力情況比較復(fù)雜，因此力學(xué)分析不太容易進(jìn)行。
2、由于滾筒采煤機(jī)是一個集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),因此在改進(jìn)方面需要查閱多方面的資料而又缺乏這寫資料。
3、缺乏相關(guān)的校核設(shè)備。
為了能夠更好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)我們必須勇于面對困難解決困難，真對以上可能出現(xiàn)的困難和問題做了以下的應(yīng)對辦法：
1、加強(qiáng)跟本課題組指導(dǎo)成員的聯(lián)系及各方面相關(guān)信息的收集；對受力狀況進(jìn)行模擬性和替代性分析，盡量簡化分析模型使之易于著手分析。
2、加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，拓寬知識面，盡可能多的借助圖書館、網(wǎng)絡(luò)以及各種機(jī)械手冊等工具來彌補(bǔ)資料的缺乏。
3、不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)效率和實(shí)用性。多進(jìn)行模擬計(jì)算。
4．完成本課題的工作計(jì)劃及進(jìn)度安排
2007.3.05~2007.3.17 收集資料，調(diào)研，開題；
2007.3.18~2007.3.20 方案論證，確定方案；
2007.3.20~2007.3.25 完成開題報(bào)告和實(shí)習(xí)報(bào)告；
2007.3.26~2007.4.01 進(jìn)行滾筒采煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
2007.4.03~2007.4.15 對截割部個零部件進(jìn)行力學(xué)分析；
2007.4.16~2007.5.10 設(shè)計(jì)滾筒以及截割部的其他零部件；
2007.5.11~2007.5.20 完成設(shè)計(jì)圖紙以及各種校核；
2007.5.21~2007.5.27 設(shè)計(jì)說明書及相關(guān)技術(shù)文件；
2007.5.28~2007.6.03 理論總結(jié)，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯；
2007.6.04~2007.6.09 評閱；
2007.6.11~2007.6.14 畢業(yè)答辯；
2007.6.15 ~2007.6.16 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)。
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5．指導(dǎo)教師審閱意見
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指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日
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6．指導(dǎo)小組意見
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指導(dǎo)小組組長(簽字)：
年 月 日
說明：
1. 本報(bào)告前4項(xiàng)內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生獨(dú)立撰寫；
2. 本報(bào)告必須在第八學(xué)期開學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見；
3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進(jìn)行報(bào)告，并進(jìn)行討論；
4. 本報(bào)告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題和是否按時完成進(jìn)度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。
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