采煤機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),采煤,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 題 目： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者： 王 寧 指導(dǎo)教師： 毛 君 教授 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 (流體 傳動(dòng)與控制 ) 時(shí) 間： 二零一 五 年六月 中文 題目： MG200/450-BWD采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 外文題目： THE HYDRAULIC SYSTEM DESIGN OF MG200/450-BWD SHEARER 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 72頁(yè)（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 16頁(yè)） 圖紙共 6張 完成日期 2015年 6月 答辯日期 2015年 6月 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生誠(chéng)信承諾保證書(shū) 本人鄭重承諾：《 》畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容真實(shí)、可靠，系本人在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下，獨(dú)立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)全部責(zé)任。 學(xué)生簽名： 年 月 日 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師誠(chéng)信承諾保證書(shū) 本人鄭重承諾：我已按學(xué)校相關(guān)規(guī)定對(duì) 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）的選題與內(nèi)容進(jìn)行了指導(dǎo)和審核，確認(rèn)由該生獨(dú)立完成。如果 存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)指導(dǎo)教師相關(guān)責(zé)任。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 I 摘要 采煤 機(jī) 是集截割、行走、裝載及運(yùn)輸于一體的巷道掘進(jìn)的綜合化機(jī)組，是井下巷道掘 進(jìn)的主要產(chǎn)品。 采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)作為 采煤機(jī) 控制系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一，其控制性能的優(yōu) 劣直接決定了 采煤機(jī) 整體性能的優(yōu)越與否。因此，對(duì) 采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)的研究對(duì)推動(dòng)我國(guó) 采 煤機(jī) 進(jìn)機(jī)的發(fā)展具有重要的意義。 論文通過(guò)對(duì) MG200/450-BWD 型采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了其工況 特性，并對(duì)其液壓回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)工況分析所得參數(shù)對(duì)其各部分執(zhí)行元件的參 數(shù)進(jìn)行合理的計(jì)算，經(jīng)過(guò)各個(gè)廠(chǎng)家液壓元件的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，合理的完成液壓系統(tǒng)所需的主 要液壓元件的選 型，再對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性能驗(yàn)算，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的 合理性，并進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)上的不足，最終設(shè)計(jì)出一套帶 采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)。此外，通過(guò)對(duì) MG200/450-BWD 型采煤機(jī) 液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，明確液壓系統(tǒng)在整體控制中的作用 以及相互聯(lián)系，為整體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 關(guān)鍵詞： 采煤機(jī) ；液壓系統(tǒng)；工況分析；選型；系統(tǒng)性能驗(yàn)算 II Abstract Shearer is a cutting, walking, loading and transportation of tunneling in one integrated unit, is the underground tunneling main products. Shearer hydraulic system as the tunneling machine control system is one of the core technology, the control performance will directly determine the overall performance of Shearer superior or not. Therefore, the hydraulic system of Shearer research on the promotion of the development of TBM has important significance. Papers by MG200/450-BWD Shearer hydraulic system analysis and design, detailed analysis of its working conditions characteristic for constant power control, load sensing and pressure compensation control theory analysis and study, and to optimize the design of its hydraulic circuit through Engineering Analysis parameters obtained for each part of the implementation of its component parameters for a reasonable calculation, through the various advantages and disadvantages of hydraulic components manufacturer contrast, reasonable hydraulic system needed to complete the main hydraulic components selection, and then for the design of hydraulic system performance checking, testing the design of the hydraulic system is reasonable, and further improve the design deficiencies, and ultimately design a load sensing and pressure compensation with the boring machine hydraulic system. In addition, through the EBZ260 type Shearer hydraulic system analysis and design, specifically in the overall control of the hydraulic system and the role of linkages, the overall control system design to provide the basis. Keywords: boring machine; hydraulic system; Engineering Analysis; selection; system performance checking 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目錄 Abstract ................................................................................................................... II 前言 ........................................................................................................................... 3 1 緒論 ..................................................................................................................... 5 1.1 采煤機(jī)概述 ................................................................................................... 5 1.2 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀 ....................................................... 6 1.2.1國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀 ............................................................ 6 1.2.2 國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀 ............................................................. 8 1.3 選題意義 ..................................................................................................... 10 2 MG200/450-BWD型采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)分析 ................................................ 11 2.1 MG200/450-BWD型采煤機(jī)簡(jiǎn)介 ...................................................................... 11 2.2 MG200/450-BWD型采煤機(jī)整機(jī)技術(shù)參數(shù) ...................................................... 11 2.3 MG200/450-BWD型采煤機(jī)的使用環(huán)境 .......................................................... 12 2.4 MG200/450-BWD型采煤機(jī)工作過(guò)程分析 ...................................................... 12 2.5 MG200/450-BWD 型采煤機(jī)液壓調(diào)高系統(tǒng)的工況分析 ............................ 16 2.5.1 采煤機(jī)整機(jī)的工況分析 ............................................................................. 16 2.5.2 采煤機(jī)滾筒調(diào)高系統(tǒng)的工況分析 ............................................................... 19 2.5.3 破碎機(jī)調(diào)高系統(tǒng)的工況分析 ..................................................................... 24 3 MG200/450-BWD型采煤機(jī)調(diào)高液壓回路設(shè)計(jì) ................................................ 27 3.1 MG200/450-BWD型采煤機(jī)液壓系統(tǒng)額定壓力的確定 .................................. 27 3.2 MG200/450-BWD型采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)基本回路設(shè)計(jì) ............................ 28 3.2.1 采煤機(jī)搖臂調(diào)高回路 ................................................................................. 28 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 3.2.2 破碎機(jī)調(diào)高回路 ......................................................................................... 29 3.2.3 擋矸回路 ..................................................................................................... 30 3.2.4 制動(dòng)器回路 ................................................................................................... 31 4 MG200/450-BWD型采煤機(jī)液調(diào)高壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 ........................................ 32 4.1 調(diào)高液壓缸設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ....................................................................... 32 4.2.1 調(diào)高液壓缸設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ..................................................................... 32 4.2.2 破碎裝置液壓缸設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ............................................................. 35 4.2.3 擋矸裝置液壓缸設(shè)計(jì)與參數(shù)技術(shù) ............................................................. 38 4.2 液壓缸系數(shù)驗(yàn)算 ........................................................................................... 41 5 MG200/450-BWD型采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)的元件選型 .................................... 42 5.1 液壓泵的選型 ................................................................................................. 42 5.2 泵站電機(jī)的選型 ............................................................................................. 44 5.3 油箱的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 44 6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 ........................................................................................... 45 6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 ....................................................................................... 45 6.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 ........................................................................... 46 6.2.1 計(jì)算液壓系 統(tǒng)的發(fā)熱功率 ....................................................................... 46 6.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 ....................................................................... 48 6.2.3 根據(jù)散熱要求計(jì)算油箱容量 ................................................................... 49 6.3 計(jì)算液壓 系統(tǒng)沖擊壓力 ............................................................................... 50 7 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性分析 ........................................................................................... 52 8 總結(jié) ................................................................................................................... 54 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 致謝 ......................................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 56 附錄 A 譯文 ......................................................................................................... 57 附錄 B 外文文獻(xiàn) ................................................................................................. 66 前言 20 世紀(jì) 40 年代初，英國(guó)和前蘇聯(lián)相繼研制出了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)，這種采煤機(jī)是通過(guò)截 鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱(chēng)為截齒的專(zhuān)用截煤工具，其工作效率低。同時(shí)德國(guó)研制 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 出了用刨削方式落煤的刨煤機(jī)。 50 年代初，英國(guó)和德國(guó)相繼研制出了滾筒式采煤機(jī)，在 這種采煤機(jī)上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上安裝有截齒，用截煤滾筒實(shí) 現(xiàn)落煤和裝煤。這種采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開(kāi)采機(jī)械化的基礎(chǔ)。 這種采煤機(jī)的主要缺點(diǎn)有二點(diǎn)：其一是截煤滾筒的高度不能在使用中調(diào)整，對(duì)煤層 厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是截煤滾筒的裝煤效果不佳，限制了采煤 機(jī)生產(chǎn)率的提高。 進(jìn)入 60 年代，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和前蘇聯(lián)先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒做出革命性改進(jìn)。 其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對(duì)煤層賦存條件的適應(yīng)性；其二是 把圓筒形截割滾筒改進(jìn)成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。 這兩項(xiàng)關(guān)鍵的改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)稱(chēng)為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)?？烧{(diào)高螺旋滾筒采煤機(jī) 或刨煤機(jī)與液壓支架和可彎曲輸送機(jī)配套，構(gòu)成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，使煤炭生產(chǎn)進(jìn)入 高產(chǎn)、高效、安全和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備成為各國(guó)地下 開(kāi)采煤礦的發(fā)展方向。自 70 年代以來(lái)，綜 合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測(cè)方 向發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高。工礦自動(dòng)檢測(cè)、故障診斷以及 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上的到應(yīng)用。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 1 緒論 1.1 采煤機(jī) 概述 世界上第 1 臺(tái)釆煤機(jī)是原蘇聯(lián)于 1952 年生產(chǎn)并開(kāi)始使用的，我國(guó)于 1952 年購(gòu)進(jìn)并 使用， 而 此同時(shí)，雞西煤礦機(jī)械廠(chǎng)即開(kāi)始進(jìn)行仿制工作，于 1954 年制造出 中 國(guó)第 1 臺(tái)深 截式采煤機(jī)，即頓巴斯 -1 型釆煤康拜因，隨后批量生產(chǎn)。在頓巴斯 -1 型釆煤康拜因的基 礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)研究、改進(jìn)和完善，設(shè)計(jì)制造了多種型式的采煤康拜因，這 一時(shí)期的釆煤機(jī) 稱(chēng)為中國(guó)第 1 代采煤機(jī) [1]。 20 世紀(jì) 60 年代初，在頓巴斯 -1 型釆煤康拜因的基礎(chǔ)上， 中 國(guó)開(kāi)始自行研制生產(chǎn)釆 煤機(jī)， 1964 年生產(chǎn)出 MLQ-64 型， 1968 年生產(chǎn)出 MLQI-80 型淺截式單滾筒釆煤機(jī)，成 為 中 國(guó)第 2 代釆煤機(jī)， 中 國(guó)第 2 代釆煤機(jī)的特點(diǎn)是截割部滾筒釆用搖調(diào)高，牽引機(jī)構(gòu)也 為鋼絲繩牽引，通過(guò)應(yīng)用證明，釆用鋼絲繩牽引，繩筒磨損嚴(yán)重，使用壽命短，同時(shí)牽 引力較小，容易拉斷而導(dǎo)致傷人和機(jī)器下滑事故。該類(lèi)型釆煤機(jī)釆用了液壓傳動(dòng)，具有 無(wú)級(jí)調(diào)速和過(guò)載保護(hù)等特點(diǎn)。 中 國(guó)于 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初開(kāi)始研制第 3 代釆煤機(jī)即雙滾筒釆煤機(jī)。 1975 年生產(chǎn)的 M 鞏 -170 型釆煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了滾筒釆煤機(jī)由單滾筒向雙滾筒的飛躍。 M 鞏 -170 型釆煤機(jī)的 2 個(gè)可調(diào)高滾筒放在釆煤機(jī)的兩端，利用搖臂調(diào)高。牽引機(jī)構(gòu)釆用圓環(huán)鏈牽 引，提高了牽引力，但不適應(yīng)大傾角釆煤。 MXA-300 型系列釆煤機(jī)是西安煤礦機(jī)械廠(chǎng) 1983 年研制生產(chǎn)的大功率無(wú)鏈牽引雙滾筒釆煤機(jī)，釆用了三頭螺旋滾筒，滾筒轉(zhuǎn)速有所 降低，牽引機(jī)構(gòu)釆用齒輪 — 銷(xiāo)軌式，傳動(dòng)平穩(wěn)，消除了鏈牽引的缺點(diǎn)，機(jī)器的使用壽命 延長(zhǎng)，增設(shè)了副牽引部和可靠的液壓制動(dòng)裝置，可用于大傾角 (40°~50°)煤層而不需要 設(shè) 防滑安全絞車(chē)，提高了工作效率，加大了生產(chǎn)能力。 MG132/320-W 新型液壓牽引釆煤機(jī) 是由泰山建能公司、煤炭科學(xué)研究總院、新漢礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合研制完成的。該釆煤機(jī)釆用 滾筒式釆煤機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的多電機(jī)橫向布置，液壓牽引系統(tǒng)打破常規(guī)，釆煤機(jī)牽引部泵箱 把長(zhǎng)期使用的“濕腔”布置分離液壓元件改為“干腔”布置，實(shí)現(xiàn)了釆煤機(jī)液壓系統(tǒng)的 創(chuàng)新。該機(jī)在同類(lèi)釆煤機(jī)設(shè)計(jì)中達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。 國(guó)外于 1976 年研制出第 1 臺(tái)電牽引釆煤機(jī)。 1991 年，由煤炭科學(xué)研究總院上海分 院與波蘭科瑪克公司合作，研制成功 中 國(guó)第 1 臺(tái)釆用交流變頻調(diào)速的 G344-PWD 型薄煤 層強(qiáng)力爬底板電牽引釆煤機(jī)，性能良好，電牽引釆煤機(jī)成為 中 國(guó)第 4 代釆煤機(jī)。 2005 年 煤炭科學(xué)研究總院上海分院又開(kāi)發(fā)出總裝機(jī)功率達(dá) 1 815 kW 的大功率釆煤機(jī)。隨后，更 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 大功率的電牽引釆煤機(jī) MG900/2215-GWD 也問(wèn)世，該型釆煤機(jī)的控制達(dá)到了國(guó)際先進(jìn) 水平，是目前國(guó)內(nèi)功率最大的釆煤機(jī)。如果釆用長(zhǎng)搖臂，最大釆高可達(dá)到創(chuàng)記錄的 6m， 該型釆煤機(jī)完全能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)煤礦高產(chǎn)高效工作面的生產(chǎn)需要。目前，國(guó)內(nèi)使用的交流 電牽引釆煤機(jī)的電牽引調(diào)速系統(tǒng)主要有 3 種 ： 即交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) （ 簡(jiǎn)稱(chēng) SRD） 、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速原理不盡相同，但基本上都可分為 控制部分和牽引電機(jī)部分。在這 3 種交流電牽引調(diào)速系統(tǒng)中，交流變頻調(diào)速技術(shù)由于具 有的諸多優(yōu)點(diǎn)，在大功率釆煤機(jī)的應(yīng)用已趨向成熟，并已成為目前釆煤機(jī)調(diào)速方式的主 流，其主要特點(diǎn)是 ： 啟動(dòng)性能好，可直接實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng) ； 交流變頻調(diào)速屬轉(zhuǎn)差功率不變型 調(diào)速系統(tǒng)，故效率高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和大功率電子元器件的不斷發(fā)展，交流變頻調(diào)速 的調(diào)速性能和精度可與直流調(diào)速相比。 SRD 技術(shù)在采煤機(jī)上的應(yīng)用雖然起步不久，但具 有發(fā)展?jié)摿Γ薪涣髯冾l調(diào)速電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)刷無(wú)整流子的優(yōu)點(diǎn)，也有直 流調(diào)速 系統(tǒng)調(diào)速性能好，控制電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，而且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流小，這 種調(diào)速方式一旦解決了噪聲問(wèn)題和位置傳感器存在的不可靠性問(wèn)題，將更適合在煤礦井 下釆掘機(jī)械中使用。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)本身比較成熟，它屬于改變轉(zhuǎn)差率的交流 調(diào)速方式，釆用閉環(huán)系統(tǒng)能得到較大的調(diào)速范圍，可平滑調(diào)速，并具備交流調(diào)速和直流 調(diào)速的雙重優(yōu)點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)電流的控制精 度和控制性能可以做得更適合釆煤機(jī)的使用，但它在釆煤機(jī)上的應(yīng)用也存在低速性能差、 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱等問(wèn)題。 1.2 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī) 的發(fā)展 趨勢(shì) 及 研究 現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)外 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究 現(xiàn)狀 近年來(lái)，國(guó)外釆煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：牽引方式釆 用電牽引，傳統(tǒng)的液壓牽引釆煤機(jī)在國(guó)外雖然仍在生產(chǎn)和使用，但已不占主導(dǎo)地位，由 于電牽引釆煤機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外目前新開(kāi)發(fā)的采煤機(jī)，特別是大功率采煤機(jī)基本上都 是釆用電牽引方式 [2-3]。 裝機(jī)總功率不斷增大，國(guó)外釆煤機(jī)的功率在不斷提高，電機(jī)截割功率通常在 400 kW 以上，功率大的已達(dá) l 000 kW；牽引電動(dòng)機(jī)功率均在 40 kW 以上，大的甚至達(dá)到 125 kW； 總裝機(jī)功率通常超過(guò) l 000 kW，最高已達(dá) 2 000 kW 以上；牽引速度、牽引力也大幅提高， 目前大功率電牽引釆煤機(jī)的牽引速度普遍達(dá)到 15~25 m/min,牽引力達(dá)到 757 kN 以上。釆 用大截深滾筒已成為提高釆煤機(jī)生產(chǎn)能力的重要途徑。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 交流變頻成為主流調(diào)速方式由于交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、可靠性高， 維護(hù)管理簡(jiǎn)單和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，近幾年發(fā)展很快，交流牽引正逐步替代直流牽引，成 為今后電牽引釆煤機(jī)的發(fā)展方向。釆用 2 個(gè)變頻器分別拖動(dòng) 2 臺(tái)牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)， 可使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善，這種 一 拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步釆用，成為電 牽引技 術(shù)發(fā)展的又一個(gè)特點(diǎn)。 普遍釆用中高壓供電 80 年代以來(lái)，由于裝機(jī)功率大幅度提高以及工作面的不斷加 長(zhǎng)，整個(gè)工作面容量超過(guò) 5 000 kW，工作面長(zhǎng)度達(dá)到 300 m。為減少輸電線(xiàn)路損耗，提 高供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新一代大功率電牽引釆煤機(jī)乎都釆用中高壓供電。主要供電等 級(jí)有 2 300 V、 3 300 V、 4 160 V 和 5 000 V 等。 監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化現(xiàn)代電牽引釆煤機(jī)均具有建立在微處理機(jī)基礎(chǔ)上的智能化監(jiān) 控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話(huà)、遠(yuǎn)近控制、無(wú)線(xiàn)電遙控、工況監(jiān)測(cè)及狀 態(tài)顯示、數(shù)據(jù)釆集存儲(chǔ)及傳輸、健康 （ 故障 ） 診斷及預(yù)警、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)高等多種 功能，以保證釆煤機(jī)最低的維護(hù)量和最高的利用率；并可實(shí)現(xiàn)與液壓支架、工作面輸送 機(jī)的信息交互和聯(lián)動(dòng)控制等功能。英國(guó) Long-Airdox 公司在 EL 系列機(jī)型上裝置的 Im-pact 集成保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)；德國(guó) Eickhoff 公司的 Eickhoff-數(shù)據(jù)匯集技術(shù)系統(tǒng)；美國(guó) JOY 公司 6LS 型電牽引釆煤機(jī)的 JNA 網(wǎng)絡(luò)信息中心等。監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化主要功 能可歸結(jié)為： 1. 負(fù)載控制 ： 通過(guò)截割電機(jī)電流的精確監(jiān)測(cè)，調(diào)整釆煤機(jī)的牽引速度，使釆煤機(jī)在 不同工況下以最優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行工作，從而 保證傳動(dòng)系統(tǒng)不易受持續(xù)沖擊影響。 2. 工作面定位控制 ： 可以識(shí)別釆煤機(jī)在工作面的位置，在機(jī)頭、機(jī)尾可自動(dòng)減速和 停止，與支架配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隨機(jī)移架 ,并可檢查支架是否正確支護(hù)。 3. 與工作面輸送機(jī)聯(lián)機(jī)的負(fù)荷控制 ： 通過(guò)輸送機(jī)的負(fù)荷監(jiān)測(cè)來(lái)調(diào)節(jié)釆煤機(jī)的釆煤 量，使釆煤機(jī)和輸送機(jī)的生產(chǎn)能力完全相匹配，既提高輸送機(jī)的可靠性，又充分發(fā)揮工 作面的生產(chǎn)能力。 4. 自動(dòng)調(diào)高控制 ： 釆煤機(jī)每移動(dòng) 1 m 就可精確地測(cè)量截割高度和角度 10 次，通過(guò) 自動(dòng)算法與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較校正，迅速對(duì)釆煤機(jī)進(jìn)行最優(yōu)化的水平調(diào)整。該控制可最 大地減小底板的截割 臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，加快工作面設(shè)備的推進(jìn)速度，提高設(shè)備的使 用壽命，使操作人員能盡量避開(kāi)粉塵。 5. 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和顯示 ： 釆煤機(jī)的數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)可釆集大量各類(lèi)機(jī)器參數(shù)，如 ： 輸 入電壓 ； 電機(jī)電流，軸承、繞組和冷卻水溫度 ； 控制電源 ； 潤(rùn)滑油溫度、消耗 ； 液壓系 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 統(tǒng)油位、壓力、溫度 ； 冷卻和噴霧降塵水量 /水壓 ； 機(jī)器速度、方向 ； 搖臂的操作角度 ； 過(guò)載保護(hù)監(jiān)控等。 6. 數(shù)據(jù)傳輸、順槽控制及地面監(jiān)控 ： 釆煤機(jī)上的雙向調(diào)制解調(diào)器可通過(guò)雙芯拖移電 纜輸送到順槽調(diào)制解調(diào)器，再通過(guò)雙向通訊線(xiàn)路傳送到地面調(diào)制解調(diào)器及協(xié)議控制器。 傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)地面 監(jiān)控軟型號(hào) 。 1.2.2 國(guó)內(nèi) 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究 現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)代表機(jī)型在總體參數(shù)和性能方面已接近國(guó)外先進(jìn)水平。但一些關(guān) 鍵部件及其總體性能、功能、適應(yīng)范圍等方面還有待進(jìn)一步完善和提高。尤其是在線(xiàn)工 況監(jiān)測(cè)、故障診斷及預(yù)報(bào)、信號(hào)傳輸與采煤機(jī)自動(dòng)控制、傳感器等智能化技術(shù)與國(guó)外相 比還有較大的差距。因而國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的智能化程度低 ， 設(shè)備可靠性、安全性和可 維護(hù)性較差 ， 今后國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的主要研究方向如下： 1. 進(jìn)一步完善和提高交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)的可靠性 。 重點(diǎn)是完善和提高系統(tǒng)裝置 的抗振、散熱和防潮等性能 。 2. 研究可靠的微機(jī)電氣控制系統(tǒng)。重點(diǎn)是高采煤機(jī)電控系統(tǒng)抗干擾、抗熱效應(yīng)的能 力。 3. 開(kāi)發(fā)或增強(qiáng)電控系統(tǒng)的監(jiān)控功能。重點(diǎn)是研究故障診斷與專(zhuān)家系統(tǒng)、工況監(jiān)測(cè)、 顯示與信息傳輸系統(tǒng)、工作面采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)、自適應(yīng)變頻電路的漏電檢測(cè)與 保護(hù)技術(shù)、搖臂自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)等。 4. 開(kāi)發(fā)可四象限運(yùn)行的礦用交流變頻調(diào)速裝置 ， 使采煤機(jī)能適應(yīng)較大傾角煤層開(kāi)采 的需要。 5. 開(kāi)發(fā)裝機(jī)功率更大、采高更高的采煤機(jī) ,提高煤炭產(chǎn)量及回采率。 6. 加強(qiáng)提高采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率和可靠性的研究。 7. 電器元件小型化的研究。由于裝機(jī)功率增大 ， 電動(dòng)機(jī)、變壓器、變頻器等設(shè)備的 體積也相應(yīng)增大 ， 為滿(mǎn)足整機(jī)結(jié)構(gòu)布置緊湊的要求 ， 必須研究設(shè)備小型化的技術(shù)途徑。 隨著煤礦對(duì)高產(chǎn)、高效工作面要求，近年來(lái)采煤機(jī)的技術(shù)發(fā)展日新月異。一是采煤 機(jī)裝機(jī)功率不斷增加。為了滿(mǎn)足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤對(duì)采煤機(jī)的高強(qiáng)度、高性 能需要，不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機(jī)，其裝機(jī)功率（包括截割功率和牽引功 率）均在不斷加大。二是控制系統(tǒng)日趨完善。采煤機(jī)電氣控制功能逐步齊全，可靠性不 斷提高，在通用性，互換性和集成化等方面已有較大進(jìn)步。三是國(guó)內(nèi)從 20 世紀(jì) 90 年代 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 初已逐步停止研究開(kāi)發(fā)液壓牽 引采煤機(jī)，并將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向電牽引采煤機(jī)，后者已成為 國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的研究重點(diǎn)。本文主要介紹國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)產(chǎn)品與技術(shù)的有關(guān)情況。 幾款國(guó)內(nèi)產(chǎn)品介紹 目前，天地科技股份有限公司、太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司、雞西煤礦機(jī)械有限公 司和無(wú)錫盛達(dá)機(jī)械制造有限公司等采煤機(jī)主要生產(chǎn)廠(chǎng)商推出了各種型號(hào)規(guī)格的電牽引采 煤機(jī)，從直流電牽引采煤機(jī)到交流電牽引采煤機(jī)，又到四象限電牽引采煤機(jī)。 天地科技股份有限公司研制的 MG250/600－ AWD 采煤機(jī)采用 PWM 變頻調(diào)速技術(shù)、 它由模塊式大功率晶體管和微機(jī)控制技術(shù)組成；采用擺線(xiàn)輪 －銷(xiāo)軌無(wú)鏈牽引系統(tǒng)，調(diào)速 范圍廣。截割電機(jī)橫向布置在整體彎曲搖臂上，搖臂和機(jī)身聯(lián)接沒(méi)有動(dòng)力傳遞，減少了 傳動(dòng)環(huán)節(jié)。采用兩級(jí)直齒輪，一級(jí)行星輪傳動(dòng)，搖臂與機(jī)身采用鉸軸聯(lián)接，搖臂和調(diào)高 油缸支承力及牽引的反作用力均作用在牽引減速箱上，機(jī)身三段之間不受此力影響；采 用整體彎曲搖臂，增大了過(guò)煤空間。 太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司推出的 MGTY200/500-1.1D 電牽引采煤機(jī)適用于較薄煤 層高產(chǎn)效工作面，機(jī)身由左、右牽引部和中間箱體三部分組成，結(jié)合面采用燕尾槽、楔 鐵定位，偏心螺母連接，此結(jié)構(gòu)增加了過(guò)煤空間，縮短了機(jī)身 長(zhǎng)度。采用彎搖臂結(jié)構(gòu)， 強(qiáng)度按 250kw 設(shè)計(jì)，可配用 200kw 和 250kw 截割電機(jī)。牽引方式為鏈輪銷(xiāo)軌式無(wú)鏈牽 引系統(tǒng)。采用機(jī)截式一拖一交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)檢測(cè)顯 示，可配備無(wú)線(xiàn)遙控裝置實(shí)現(xiàn)離機(jī)操作。閥組裝配和水路系統(tǒng)的主要元件都集中在集成 塊上，調(diào)高油缸設(shè)計(jì)為近水平。 無(wú)錫盛達(dá)機(jī)械制造有限公司推出的 MWG200（ 250） /500（ 600）－ CD 開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)調(diào)速牽引采煤機(jī)，其截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身采用銷(xiāo)軸連接，取消螺 旋傘齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)身主體分三段，取消了底托架，用 高強(qiáng)度液壓螺母聯(lián)接，緊固可 靠，各主要部件均可從采空處側(cè)抽出，更換方便。 雞西煤礦機(jī)械有限公司推出的 MG250/591-WD 電牽引采煤機(jī)主要特點(diǎn)為：機(jī)身三大 部件之間使用高強(qiáng)度 T 形螺栓和四個(gè)楔形啞鈴銷(xiāo)以及兩個(gè) Φ150 定位銷(xiāo)連接和緊固。截 割電機(jī)、牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止等操作采用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行。所有電 機(jī)橫向布置。機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)。電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出。 可通過(guò)更換電控部或液壓傳動(dòng)部而成為交流變 頻調(diào)速電牽引或液壓牽引采煤機(jī)以實(shí)現(xiàn)電 液互換，而其它部件通用。兩動(dòng)力輸入部位可安裝液壓馬達(dá)，也可安裝 40Kw 牽引電機(jī)。 1.3 選題意義 煤炭是 中 國(guó)的主要能源 之一 。長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭在 中 國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一 直占 70℅以上，雖然近年來(lái)新能源和可再生能源快速發(fā)展，但 中 國(guó)能源資源的賦存特點(diǎn) 決定了在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，以煤炭為主的能源格局很難改變。隨著 中 國(guó)煤炭資源開(kāi)發(fā)強(qiáng) 度加大，煤礦開(kāi)采深度增加，構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，自然災(zāi)害增多， 易采煤區(qū)的不斷枯竭，釆 煤的難度不斷加大。為了保證我國(guó)煤炭能源的安全，同時(shí)也為了保證在難度大的采煤區(qū) 機(jī)械 保障較高的效率，就必須要在釆煤機(jī)械上下功夫，提高采煤機(jī)械化設(shè)備的使用效率， 以保證我國(guó)煤炭資源的戰(zhàn)略安全。要想達(dá)到這個(gè)目標(biāo)， 現(xiàn)代化、高產(chǎn)、高效、安全可靠 的采煤機(jī)的研究相當(dāng)重要，采煤機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新有助于推動(dòng)中國(guó)采煤機(jī)械裝備整體水平的 提高，有助于中國(guó)煤炭事業(yè)發(fā)展。 本文主要針對(duì)大功率電牽引采煤機(jī) —— MG200/450-BWD 型的無(wú)鏈電牽引采煤機(jī) 的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其工作裝置進(jìn)行工況分析。目前，長(zhǎng)壁工作面的煤炭機(jī)械 化開(kāi)采主要應(yīng)用采煤機(jī)，而無(wú)鏈電牽引采煤機(jī)在煤礦的使用率最高，與國(guó)外先進(jìn)的機(jī) 型相比，國(guó)產(chǎn)的設(shè)備在使用壽 命和可靠性上都有很大差距，智能化程度不高，本課題 旨在對(duì)采煤機(jī)對(duì)搖臂調(diào)高液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)合采煤機(jī)工作環(huán)境及工作要求， 力求液壓系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、性能優(yōu)越。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2 MG200/450-BWD型 采煤機(jī) 調(diào)高 液壓系統(tǒng)分析 2.1 MG200/450-BWD型 采煤機(jī) 簡(jiǎn)介 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)能源的需求量將會(huì)日益增加。而作為我國(guó)傳統(tǒng)能源的 煤炭是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的重要能源保障。我國(guó)目前煤礦大部分都已經(jīng)經(jīng)過(guò)了 多年的開(kāi)采，而對(duì)一些薄煤礦由于技術(shù)的原因我們的開(kāi)采還不到位，潛力很大，因此對(duì) 薄煤層采煤機(jī)的需 求量很大。所以說(shuō)研制開(kāi)發(fā)薄煤層采煤機(jī)有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益。而目 前我國(guó)的薄煤層采煤機(jī)并不能滿(mǎn)足實(shí)際工況的需要，其中一個(gè)主要的原因是由于其截割 部的設(shè)計(jì)并不是很完善，而該設(shè)計(jì)正是在這樣一個(gè)背景下進(jìn)行的，對(duì)薄煤層采煤機(jī)截割 部的設(shè)計(jì)就是為了滿(mǎn)足實(shí)際工況的需求，使其發(fā)揮更大的作用。 我國(guó)薄煤層資源豐富 ,1.3m 以下煤層可采儲(chǔ)量約占全部可采儲(chǔ)量的 20%。但由于薄 煤層開(kāi)采煤層厚度薄 ,與中厚及厚煤層相比 ,薄煤層機(jī)械化開(kāi)采存在著 :工作條件差 ,設(shè)備 移動(dòng)困難 ;煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)薄煤層設(shè)備生產(chǎn)性能影響大 ,以及投入產(chǎn)出 比高 ,經(jīng)濟(jì)效益不如厚與中厚煤層等特殊問(wèn)題 ,造成薄煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)發(fā)展速度相對(duì) 緩慢。發(fā)展機(jī)械化開(kāi)采 ,是提高薄煤層工作面生產(chǎn)效率的唯一出路 ,而實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面高 產(chǎn)高效的關(guān)鍵是要有高性能的薄煤層生產(chǎn)設(shè)備。滾筒采煤機(jī)由于具有截割效率高、破煤 巖能力強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn) ,必將成為薄煤層開(kāi)采的主力設(shè)備。 2.2 MG200/450-BWD型 采煤機(jī) 整機(jī)技術(shù)參數(shù) 表 2-1 MG200/450-BWD 型 采煤機(jī) 的 主要參數(shù) Tab. 2-1 Main parameters of MG200/450-BWD Shearer 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 單 位 裝機(jī)功率 2*200+2*25 Kw 采高范圍 1.0---1.7 m 牽引調(diào)速方式 無(wú)鏈交流電牽引 牽引速度 0--6 m/min 牽引力 ?1000 --?1250 Kw 滾筒直徑 600 mm 滾筒轉(zhuǎn)速 44.7（ 40） r/min 截深 800 mm 機(jī)身布置方式 騎輸送機(jī) 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 機(jī)器重量 20 T 2.3 MG200/450-BWD型 采煤機(jī) 的使用環(huán)境 MG200/450-BWD 型采煤機(jī) 結(jié)構(gòu)緊湊 ,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活 ,重心低 ,工作穩(wěn)定；具有可靠性好、先 進(jìn)性、適用 性、經(jīng)濟(jì)性、互換性等特點(diǎn)，但一般在下列條件下才可正常工作： 1) 海拔不超過(guò) 2000m； 2) 環(huán)境溫度 -20℃～ +40℃； 3) 周?chē)諝庀鄬?duì)濕度不大于 90%(+25℃ )； 4) 在有瓦斯、煤塵或其他爆炸性氣體環(huán)境礦井中； 5) 與垂直面的安裝斜度不超過(guò) 18°； 6) 無(wú)破壞絕緣的氣體或蒸氣的環(huán)境中； 7) 無(wú)長(zhǎng)期連續(xù)漏水的地方； 8) 污染等級(jí)： 3 級(jí)； 9) 安裝類(lèi)別：Ⅲ類(lèi)。 2.4 MG200/450-BWD型 采煤機(jī) 工作過(guò)程分析 采煤機(jī)的功能有兩個(gè)，即對(duì)煤巖的截割破落和裝載。采煤機(jī)通過(guò)螺旋 滾筒上的截齒 對(duì)煤壁進(jìn)行切割；通過(guò)滾筒螺旋葉片的螺旋面進(jìn)行裝載，將從煤壁上切割下來(lái)的煤運(yùn)出， 在利用葉片外緣將煤拋到刮板輸送機(jī)中部槽內(nèi)運(yùn)走。 單滾筒采煤機(jī)（見(jiàn)圖 1-5a、圖 1-5b）滾筒一般位于采煤機(jī)下端，以使?jié)L筒割落下的 煤不經(jīng)機(jī)身下部就運(yùn)走，從而可降低采煤機(jī)機(jī)面（由底板到機(jī)身上表面）高度。單滾筒 采煤機(jī)上行工作（圖 1-5a）時(shí)，滾筒割頂部煤并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī)，同時(shí)跟機(jī) 懸掛鉸接頂梁，割完工作面全長(zhǎng)后，將弧形擋煤板翻轉(zhuǎn) 180° ；機(jī)器下行工作（圖 1-5b） 時(shí)，滾筒割底部煤及裝煤，并隨之推移刮板輸送機(jī)。這種采煤 機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一 刀的采煤法稱(chēng)為單向采煤法。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ( a ) ( b ) ( c ) 圖 1-5 滾筒采煤機(jī)的工作原理 Fig. 1-5 Working principle of drum shearer 雙滾筒采煤機(jī)（ 1-5c）工作時(shí)，前滾筒割頂部煤，后滾筒割底部煤。因此，雙滾筒 采煤機(jī)沿工作面牽引一次，可以進(jìn)一刀，返回時(shí)，又可進(jìn)一刀，即采煤機(jī)往返一次進(jìn)兩 次刀，這種采煤法稱(chēng)為雙向采煤法。 必須指出，為了使?jié)L筒落下的煤能裝入刮板輸送機(jī)，滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必 須與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng) ，對(duì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（人站在采空區(qū)側(cè)看）的滾筒，螺旋葉片方向 必須右旋；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒，螺旋葉片方向必須左旋，可歸結(jié)為“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右 旋”。 當(dāng)采煤機(jī)沿工作面雙向割煤時(shí)，每次割完工作面全長(zhǎng)時(shí)，工作面就向前推進(jìn)一個(gè)截深 的距離。在采煤機(jī)重新開(kāi)始截割下一刀之前，首先要使?jié)L筒切入煤壁，推進(jìn)一個(gè)截深，這 一過(guò)程稱(chēng)為進(jìn)刀。綜采工作面兩端巷道的斷面較大，刮板輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾一般可伸進(jìn) 巷道，當(dāng)采煤機(jī)截割到工作面端頭時(shí)，其滾筒可截割至巷道，因此不需要人工預(yù)開(kāi)切口， 而是由采煤機(jī)在進(jìn)刀過(guò)程中自開(kāi)切口。采煤機(jī)的進(jìn)刀方式主要有斜切式進(jìn)刀 和正切式進(jìn)刀 兩種。 (1) 端部斜切法 利用采煤機(jī)在工作面兩端 25~30m 范圍內(nèi)斜切進(jìn)刀稱(chēng)為端部斜切法，如圖 7-2 所示。 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 1 2 1 2 采 煤 機(jī) ~ 1 0 m 回 風(fēng) 巷 輸 送 機(jī) 運(yùn) 輸 巷 1 2 1 2 采 煤 機(jī) ~ 2 0 m 回 風(fēng) 巷 輸 送 機(jī) 運(yùn) 輸 巷 ( a ) ( b ) 1 2 1 2 2 5 ~ 3 0 1 2 ( c ) ( d ) 圖 7-2 端部斜切進(jìn)刀法 其操作過(guò)程如下： 1) 采煤機(jī)下行正常割煤時(shí)，滾筒 2 割頂部煤，滾筒 1 割底部煤（圖 7-2a），在離滾筒 1 約 10 m 處開(kāi)始逐段移輸送機(jī)。當(dāng)采煤機(jī)割到工作面運(yùn)輸巷處（輸送機(jī)頭）時(shí)，將滾筒 2 逐漸下降，以割底部殘留煤，同時(shí)將輸送機(jī)移成如圖 7-2b 所示的彎曲行。 2) 翻轉(zhuǎn)擋煤板，將滾筒 1 升到頂部，然后開(kāi)始上行斜 切（圖 7-2b 中虛線(xiàn)），斜切長(zhǎng)度 約為 20m，同時(shí)將輸送機(jī)移直（圖 7-2c）。 3) 翻轉(zhuǎn)擋煤板并將滾筒 1 下降割煤，同時(shí)將滾筒 2 上升，然后開(kāi)始下行截割（圖 7-2 中虛線(xiàn)），直到工作面運(yùn)輸巷。 4) 翻轉(zhuǎn)擋煤板，將滾筒位置上下對(duì)調(diào)，由滾筒 2 割殘留煤（圖 7-2d），然后快速移過(guò) 斜切長(zhǎng)度（ 25~30 m）開(kāi)始上行正常割煤，隨即移動(dòng)下部輸送機(jī)，直到工作面回風(fēng)巷時(shí)又 反向牽引。重復(fù)上述進(jìn)刀過(guò)程。 可見(jiàn)，端部斜切法要在工作面兩端近 20 m 地段使采煤機(jī)往返一次，翻轉(zhuǎn)擋煤板及對(duì) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 調(diào)滾筒位置 3 次，所以工序比較復(fù)雜。這種進(jìn)刀法適用于工 作面較長(zhǎng)、頂板較穩(wěn)定的條件。 (2) 中部斜切法（半工作面法） 利用采煤機(jī)在工作面中部斜切進(jìn)刀稱(chēng)為中部斜切法，如 1 2 1 2 采 煤 機(jī) 回 風(fēng) 巷 輸 送 機(jī) 運(yùn) 輸 巷 ( a ) 1 2 1 2 ( b ) L L / 2 1 2 采 煤 機(jī) 回 風(fēng) 巷 輸 送 機(jī) 運(yùn) 輸 巷 ( c ) 回 風(fēng) 巷 輸 送 機(jī) 采 煤 機(jī) 運(yùn) 輸 巷 圖 7-3 中部斜切進(jìn)刀法 其操作過(guò)程如下： 1) 開(kāi)始時(shí)工作面是直的，輸送機(jī)在工作面中部彎曲（圖 7-3a），采煤機(jī)在工作面運(yùn)輸 巷將滾筒 1 升起，待滾筒 2 割完殘留煤后快速上行至工作面中部，裝凈上一刀留下的浮煤， 并逐步使?jié)L筒斜切入煤壁（圖 7-3a 中虛線(xiàn)）；然后轉(zhuǎn)入正常割煤，直到工作面回風(fēng)巷；再 翻轉(zhuǎn)擋煤板，將滾筒 1 下降割殘留煤，同時(shí)將下部輸送 機(jī)移直。這時(shí)工作面是彎的，輸送 機(jī)是直的（圖 7-3b）。 2) 將滾筒 2 升起，機(jī)器下行割掉殘留煤后，快速移到中部，逐步使?jié)L筒斜切入煤壁（圖 7.3b 中虛線(xiàn)），轉(zhuǎn)入正常割煤，直到工作面運(yùn)輸巷；再翻轉(zhuǎn)擋煤板，將滾筒 2 下降，即完 成了一次進(jìn)刀；然后將上部輸送機(jī)逐步完成圖 7-3c 所示狀態(tài)，即又恢復(fù)到工作面是直的， 輸送機(jī)是彎的位置。 3) 將滾筒 1 上升，機(jī)器快速移到工作面中部，又開(kāi)始新的斜切進(jìn)刀，重復(fù)上述過(guò)程。 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 2.5 MG200/450-BWD 型 采煤機(jī) 液壓 調(diào)高 系統(tǒng)的工況分析 2.5.1 采煤機(jī)整機(jī)的工況分析 （ 1） 正常截割工況 采煤機(jī)在正常截割工況下工作時(shí)，處于水平底板且煤層條件較理想，采煤機(jī)騎在刮 板輸送機(jī)上，有牽引電機(jī)經(jīng)過(guò)減速調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)前進(jìn)，前滾筒處于升起狀態(tài)，截割頂 板以下部分，后滾筒與其相反，截割底板以上部分的煤。在采煤機(jī)推進(jìn)過(guò)程中，受到牽 引力、推進(jìn)阻力、截割阻力、軸向力等不同方向的作用力，根據(jù)工況需要，采煤機(jī)的液 壓系統(tǒng)需確定系統(tǒng)壓力及調(diào)高油缸的參數(shù)，保證采煤機(jī)截割部搖臂在工作過(guò)程中完成調(diào) 高和鎖死動(dòng)作，提高采煤機(jī)的可靠性 [11]。 P z 1 P y 1 V q H 1 H 4 H 2 H 3 T N 3 N 1 N 2 N 4 f N 3 f N 2 G O f N 4 P z 2 P y 2 O z x y A 1 A 2 P y 2 P y 1 G B 1 B 2 B 3 B 4 N 1 ( N 2 ) N 3 ( N 4 ) N 5 ( N 6 ) A 1 A 2 P y 1 P y 2 f N 1 f N 1 f N 3 f N 4 f N 6 f N 5 N 5 O T L 1 L 2 L 3 L 4 L 3 L 5 N 6 f N 2 圖 3-1 采煤 機(jī) 的靜力學(xué) 分析 Fig. 3-1 Statics analysis of shearer 要準(zhǔn)確進(jìn)行受力分析是很難的，因此，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，并以采煤機(jī)實(shí)際工作中受 力最不利的工況進(jìn)行分析 [12-13]。如圖 3-1 所示，采煤機(jī)所受的外負(fù)載和各支撐反力示意 圖，以水平工作、無(wú)鏈牽引為分析前提。圖中， iN 、 ifN 為滑靴、導(dǎo)向套支撐反力和對(duì) 應(yīng)的摩擦力， i =1，…， 6,N ； f 為摩擦系數(shù)； 1yP 、 2yP 為前、后滾筒的推進(jìn)阻力， N ； 1zP 、 2zP 為前、后滾筒的截割阻力， N ； 1A 、 2A 為前、后滾筒的軸向力， N ； G 為采 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 煤機(jī)質(zhì)量， kg ； iL 、 iB 、 iH 為各受力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置尺寸， m ； qv 、 T 為采煤機(jī)的牽引 速度、牽引力， m/min 、 kW 。 如圖 3-1 所示，沿 x 、 y 、 z 三個(gè)坐標(biāo)軸列出力平衡方程， 0 xF ?? ， 0yF ?? ， 0zF?? ，即 1 2 3 4 5 6 1 1 2 3 4 2 5 6 3 N N N N N N K N N N N K N N K ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ?? (3-1) 以 O 點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)軸列出力矩平衡方程， 0oxM ?? ， 0oyM ?? ， 0ozM ?? ，即， 3 1 2 6 5 6 6 4 3 1 2 1 2 5 2 6 5 2 3 4 1 3 4 2 1 3 3 () ( ) ( ) ( ) ( ) B N N H N H N K fB N N L fB N fB N K L L fH N L fH N L N K ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?? (3-2) 其中 ? ?1 1 2 s i n /yyK T P P G f?? ? ? ? 2 1 2c o s zzK G P P?? ? ? 3 1 2K A A?? 4 2 4 1 1 2 5 1 4c o szzK P B G A H A H P B?? ? ? ? ? 5 1 4 1 1 2 4 2 4( ) ( )yyK A L L P P B A L? ? ? ? ? 6 3 1 1 1 2 2 4 1 1 2 5 2( c o s ) / 2 ( ) s i nz z y yK T H L G P L L P L P H P H G H??? ? ? ? ? ? ? ? 式中 ? — 煤層傾角，（°）。 將式 3-1 和式 3-2 寫(xiě)成矩陣 形式 11 22 33 3 3 6 6 44 3 3 1 2 2 55 2 3 4 3 4 1 66 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 00 0 0 ( ) ( ) ( ) 0 0 0 NK NK NK B B H H NK fB fB L fB fB NK L L fH L fH L NK ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ???? ???? ??? ? ??? ??? ??? ???? ? ? ??? ??? ? ? ? ? ????? ? ??? ?? 即 AN K? （ 2）斜切開(kāi)采工況 采煤機(jī)處于初始斜切階段時(shí)，由于前導(dǎo)向裝置已進(jìn)入彎道，后導(dǎo)向裝置仍保持直線(xiàn) 王寧： MG200/450-BWD采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 移動(dòng)，隨著采煤機(jī)的推進(jìn)，前導(dǎo)向裝置將對(duì)后導(dǎo)向裝置向煤壁側(cè)偏