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前言 1
1簡(jiǎn)介 2
1.1 刨煤機(jī)簡(jiǎn)介 2
1.2 截割部簡(jiǎn)介與滑靴簡(jiǎn)介 2
1.2.1截割部簡(jiǎn)介： 2
1.2.2滑靴簡(jiǎn)介： 2
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3.1國(guó)外研究情況 2
1.3.2國(guó)內(nèi)研究狀況 3
1.4設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù) 3
1.4.1設(shè)計(jì)題目 3
1.4.2刨煤機(jī)總體數(shù)據(jù) 3
1.4.3煤刨 4
1.4.4輸送機(jī) 4
1.5 本論文研究的內(nèi)容 4
2 刨煤機(jī)的整體型式選擇 6
2.1基本型式選擇 6
2.1.1 裝機(jī)功率 6
2.1.2 煤層厚度 7
2.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇 7
2.2.1 驅(qū)動(dòng)裝置的工作特性 7
2.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的類型 8
2.3牽引方式和牽引機(jī)構(gòu) 9
2.3.1 牽引方式 9
2.3.2 牽引鏈 9
2.3.3 緊鏈裝置 9
2.4導(dǎo)向裝置的選擇 10
2.5刨頭的控制方式 10
2.5.1 刨頭的高度控制 10
2.5.2 刨頭的截深控制 11
2.5.3刨頭的行程控制 12
2.6保護(hù)裝置的型式 13
3刨頭設(shè)計(jì) 14
3.1刨頭的基本結(jié)構(gòu) 14
3.2原始數(shù)據(jù) 14
3.3部分參數(shù)計(jì)算 15
3.3.1刨頭安裝高度 15
3.3.2刨頭截深 15
3.4刨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.4.1刨頭與輸送機(jī)間的聯(lián)結(jié)裝置 15
3.4.2刨體 15
3.4.3滑靴裝置 16
3.4.4刨鏈與刨頭間的聯(lián)結(jié)裝置一一牽引滑塊 16
3.4.5加高塊 16
3.4.6刨頭裝煤斜面和刨刀排列形狀 16
3.5刨刀受力計(jì)算 17
3.5.1刨頭的最低高度 17
3.5.2刨頭的最大高度 17
3.5.3刨刀間距t的確定 17
3.5.4刨刀平均刨削阻力 20
3.5.5單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁平均擠壓力 23
3.5.6單個(gè)刨刀所受煤壁的平均側(cè)向力 24
4刨頭受力計(jì)算 25
4.1刨頭所受煤壁刨削阻力 25
4.2 刨頭所受煤壁擠壓力 25
4.3 刨頭所受煤壁側(cè)向力 26
4.4刨頭裝煤力 27
4.4.1 刨頭的裝煤機(jī)理 27
4.4.2裝載條件 27
4.4.3裝載力計(jì)算 28
4.5滑靴受力 32
結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
附錄A 36
附錄B 39
摘要
進(jìn)入90年代以后，我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)未能得以更廣泛的應(yīng)用，原因是多方面的，有設(shè)備性能的問題，有薄煤層開采投入多產(chǎn)出少的的因素，也有對(duì)刨煤機(jī)采煤技術(shù)研究不夠的原因。目前國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)還只能刨削軟煤層及中硬度下煤層，而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的刨煤機(jī)已能刨削硬煤層，甚至極硬煤層，極大地提高了刨煤機(jī)的適用范圍。德國(guó)在80年代初，快速刨煤機(jī)的比例已占刨煤機(jī)總數(shù)的50%，發(fā)展到現(xiàn)在，快速刨煤機(jī)以基本取代了慢速刨煤機(jī)。而在我國(guó)，刨煤機(jī)功率小，速度慢，仍是普遍存在的問題。
本文研究設(shè)計(jì)刨煤機(jī)的截割部及滑靴，考慮到生產(chǎn)成本和實(shí)用價(jià)值以及刨煤機(jī)工作環(huán)境的要求，我所設(shè)計(jì)的截割部，部件基本上都采用現(xiàn)有產(chǎn)品，便于直接選取成品。以往的滑靴都是和刨頭焊接在一起的，一旦滑靴被磨壞整個(gè)刨頭就不能用了。我設(shè)計(jì)的滑靴是可拆卸的。如果滑靴被磨壞，可將其拆卸下來(lái)?yè)Q個(gè)新的，使整個(gè)刨頭能繼續(xù)工作。希望我的設(shè)計(jì)能為以后刨煤機(jī)的改進(jìn)提供幫助。
關(guān)鍵詞:刨煤機(jī);截割部;滑靴;
Abstract
At the beginning of the 1990s, China's plow mining technology had not been more widely used, there are many reasons, have equipment performance, the problem of thin seam mining output invest more small factors, have to plow mining technology research is not enough reason. Currently domestic Plows could only dig and cut soft coal seam under hardness, and the advanced foreign countries Plows have been able to dig hard seam cut, and even consisting of extremely hard seam, which has greatly enhanced the Plow scope of application. Germany in the early 1980s, rapid Plow the proportion accounted Plow 50% of the total development to the present, Quick Plow to replace the basic slow Plow. In China, Plow power small, slow, it is still common problem.
This paper studies the design of the plow and the Ministry of cutting Slipper. Taking into account the cost of production and the practical value and plow the working environment, I designed the cutting unit, basically all components of existing products, to facilitate direct selection of products. Slipper of the past are planing and the first welding together, and once the Slipper was planing mill bad the whole of the first can not be used. I Slipper design is removable. If Slipper be sharpened bad, it could be disassembled to adopt a new way, so that the whole plane can continue to work first. Hopefully, I can design for the future Plow improvements to help.
Key words: coal Plows;cutting department ;Slippery botts;
前言
刨煤機(jī)采煤技術(shù)始于1937年德國(guó)伊本比倫煤礦的煤刨實(shí)驗(yàn),1942年正式應(yīng)用,后推廣到波蘭、蘇聯(lián)、西班牙、法國(guó)、奧地利等20多個(gè)國(guó)家。我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)的研制和應(yīng)用始于1965年徐州礦物局韓橋煤礦，經(jīng)過了試驗(yàn)、定型和發(fā)展三個(gè)階段。80年代，在煤科院上海分院、張家口煤機(jī)廠和淮南煤機(jī)廠、徐州煤礦機(jī)械制造廠等單位的努力下，制造出各種型號(hào)的刨煤機(jī)200多臺(tái)，全國(guó)有20多個(gè)礦物局使用國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口刨煤機(jī)，積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有的礦取得了較好的成果。進(jìn)入90年代以后，我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)未能得以更廣泛的應(yīng)用，原因是多方面的，有設(shè)備性能的問題，有薄煤層開采投入多產(chǎn)出少的的因素，也有對(duì)刨煤機(jī)采煤技術(shù)研究不夠的原因。目前國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)還只能刨削軟煤層及中硬度下煤層，而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的刨煤機(jī)已能刨削硬煤層，甚至極硬煤層，極大地提高了刨煤機(jī)的適用范圍。德國(guó)在80年代初，快速刨煤機(jī)的比例已占刨煤機(jī)總數(shù)的50%，發(fā)展到現(xiàn)在，快速刨煤機(jī)以基本取代了慢速刨煤機(jī)。而在我國(guó)，刨煤機(jī)功率小，速度慢，仍是普遍存在的問題。
本文研究設(shè)計(jì)刨煤機(jī)的截割部及滑靴，考慮到生產(chǎn)成本和實(shí)用價(jià)值以及刨煤機(jī)工作環(huán)境的要求，我所設(shè)計(jì)的截割部，部件基本上都采用現(xiàn)有產(chǎn)品，便于直接選取成品。以往的滑靴都是和刨頭焊接在一起的，一旦滑靴被磨壞整個(gè)刨頭就不能用了。我設(shè)計(jì)的滑靴是可拆卸的。如果滑靴被磨壞，可將其拆卸下來(lái)?yè)Q個(gè)新的，使整個(gè)刨頭能繼續(xù)工作。希望我的設(shè)計(jì)能為以后刨煤機(jī)的改進(jìn)提供幫助。
1簡(jiǎn)介
1.1 刨煤機(jī)簡(jiǎn)介
刨煤機(jī)，也稱刨煤機(jī)組。是一種井下工作面中集采煤、裝煤、運(yùn)煤為一體，特別適合開采薄煤層和中厚煤層下限的采煤機(jī)械。它由刨煤、運(yùn)煤、推進(jìn)和電氣控制4部分組成。其輔助裝置有機(jī)頭錨固、通訊、信號(hào)、照明、防塵等裝置。刨煤機(jī)的工作原理是裝有刨刀的刨頭，在無(wú)極圓環(huán)鏈既刨牽引下，沿著安裝在采煤工作面可彎曲刮板輸送機(jī)的中部曹的導(dǎo)軌運(yùn)行，刨刀刨削煤壁將煤刨落，刨落的煤在刨頭犁形斜面的作用下被裝入輸送機(jī)送出采煤工作面。
1.2 截割部簡(jiǎn)介與滑靴簡(jiǎn)介
1.2.1截割部簡(jiǎn)介：
刨煤機(jī)截割部是刨煤機(jī)工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由刨體和裝有各種刨刀的旋轉(zhuǎn)刀架組成。它通過拖板與刨鏈連接。
1.2.2滑靴簡(jiǎn)介：
滑靴是防止刨頭與下滑架之間接觸,防止摩擦裝置。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1國(guó)外研究情況
刨煤機(jī)采煤技術(shù)始于1937年德國(guó)伊本比倫煤礦的煤刨實(shí)驗(yàn),1942年正式應(yīng)用,后推廣到波蘭、蘇聯(lián)、西班牙、法國(guó)、奧地利等20多個(gè)國(guó)家。70～80年代，這些國(guó)家在刨煤機(jī)開發(fā)和應(yīng)用方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。80年代，歐洲主要產(chǎn)煤國(guó)家使用刨煤機(jī)開采煤炭已占總產(chǎn)量的的50％以上；在聯(lián)邦德國(guó)薄煤層的開采中，使用刨煤機(jī)開采的煤炭約占采煤量的90％；波蘭每年使用刨煤機(jī)的工作面?zhèn)€數(shù)平均為65個(gè)；蘇聯(lián)每年使用刨煤機(jī)的工作面?zhèn)€數(shù)約為150個(gè)。刨煤機(jī)開采技術(shù)已經(jīng)推廣到非金屬沉淀礦床的開采。刨煤機(jī)的發(fā)展至今已有60多年的歷史，根據(jù)歷史發(fā)展和機(jī)構(gòu)形式的不同，可分為脫鉤刨、滑行刨、脫鉤滑行刨。到目前為止，世界上使用最多的仍是滑行刨煤機(jī)，其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的50%以上。目前國(guó)外刨煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向大功率、快速度、高強(qiáng)度方向發(fā)展，功率已從2增加到，最大已達(dá)到，速度已由增大到，最高達(dá)，刨鏈直徑從發(fā)展到。這方面處于領(lǐng)先地位的是德國(guó)，該國(guó)以實(shí)現(xiàn)了刨煤機(jī)工作面的自動(dòng)化和無(wú)人化。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各國(guó)都在將高新技術(shù)成果、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)與在線控制等綜合應(yīng)用到刨煤機(jī)產(chǎn)品中來(lái)。
1.3.2國(guó)內(nèi)研究狀況
我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)的研制和應(yīng)用始于１９６５年徐州礦物局韓橋煤礦，經(jīng)過了試驗(yàn)、定型和發(fā)展三個(gè)階段。８０年代，在煤科院上海分院、張家口煤機(jī)廠和淮南煤機(jī)廠、徐州煤礦機(jī)械制造廠等單位的努力下，制造出各種型號(hào)的刨煤機(jī)２００多臺(tái)，全國(guó)有２０多個(gè)礦物局使用國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口刨煤機(jī)，積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有的礦取得了較好的成果。進(jìn)入９０年代以后，我國(guó)刨煤機(jī)采煤技術(shù)未能得以更廣泛的應(yīng)用，原因是多方面的，有設(shè)備性能的問題，有薄煤層開采投入多產(chǎn)出少的的因素，也有對(duì)刨煤機(jī)采煤技術(shù)研究不夠的原因。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)刨煤機(jī)的研制工作開始于60年代，到70年代進(jìn)入一個(gè)小高潮。主要機(jī)型為MBJ-1型和MBJ-2A型脫鉤刨，70年代末到80年代刨煤機(jī)時(shí)常一直處于低谷。80年代末到90年代中期又陸續(xù)研制了型脫鉤刨和型滑行刨，其最大功率僅為，速度為0.786m/s，仍然在低水平上徘徊，不能滿足煤礦用戶的要求。
目前國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)還只能刨削軟煤層及中硬度下煤層，而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的刨煤機(jī)已能刨削硬煤層，甚至極硬煤層，極大地提高了刨煤機(jī)的適用范圍。德國(guó)在80年代初，快速刨煤機(jī)的比例已占刨煤機(jī)總數(shù)的50%，發(fā)展到現(xiàn)在，快速刨煤機(jī)以基本取代了慢速刨煤機(jī)。而在我國(guó)，刨煤機(jī)功率小，速度慢，仍是普遍存在的問題。
1.4設(shè)計(jì)要求及數(shù)據(jù)
1.4.1設(shè)計(jì)題目
刨煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)及滑靴設(shè)計(jì)
1.4.2刨煤機(jī)總體數(shù)據(jù)
工作面設(shè)計(jì)/制造長(zhǎng)度--------------------------------------------------------------180m
生產(chǎn)能力--------------------------------------------------------------------200t/h
裝機(jī)功率---------------------------------------------------------------2×160/100kW
適應(yīng)煤層厚度---------------------------------------------------------------0.7～1.5m
適應(yīng)煤層硬度-------------------------------------------------------------------f ≤2.5
適應(yīng)煤層傾角----------------------------------------------------------------------≤25°
刨煤方式------------------------------------------------------------重疊方式（雙速）
支護(hù)配套方式-----------------------------------------------------------------------普采
卸載方式-----------------------------------------------------------------------------端卸
噴霧方式-----------------------------------------------------------------------手動(dòng)控制
供電電壓---------------------------------------------------------------------------1140V
設(shè)備總重-------------------------------------------------------------------------約240t
1.4.3煤刨
刨頭形式---------------------------------------------------------------單刨頭、下鏈牽引
刨頭安裝高度--------------------------------------------------------------------設(shè)計(jì)定
刨速-------------------------------------------------------------------------1.5/0.75m/s
截深-------------------------------------------------------------------------設(shè)計(jì)定
刨鏈規(guī)格---------------------------------------------------------------30 mm *108mm-C
刨鏈破斷負(fù)荷---------------------------------------------------------------≥1130kN
30*108梯齒接鏈環(huán)破斷負(fù)荷--------------------------------------------≥1020 kN
刨頭外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）----------------------------------------------設(shè)計(jì)定mm
1.4.4輸送機(jī)
輸送量----------------------------------------------------------------------------450t/h
裝機(jī)功率---------------------------------------------------------------------2*110kW
刮板鏈速-----------------------------------------------------------------------1.07m/s
刮板鏈型式------------------------------------------------------------------中心單鏈
刮板鏈規(guī)格--------------------------------------------------------26 mm *92mm-C
破斷負(fù)荷-------------------------------------------------------------------------833kN
中部槽型式---------------------------------------------------------------------------軋制
中部槽槽間偏轉(zhuǎn)角度-------------------------------------------------水平1°垂直6°
刮板間距-------------------------------------------------------------------------920mm
中部槽尺寸（長(zhǎng)*寬*高）----------------------------------------1500*630*222mm
1.5 本論文研究的內(nèi)容
對(duì)刨煤機(jī)的截割部及滑靴進(jìn)行設(shè)計(jì)。考慮到生產(chǎn)成本和實(shí)用價(jià)值以及刨煤機(jī)工作環(huán)境的要求，我所設(shè)計(jì)的截割部，部件基本上都采用現(xiàn)有產(chǎn)品，便于直接選取成品。以往的滑靴都是和刨頭焊接在一起的，一旦滑靴被磨壞整個(gè)刨頭就不能用了。我設(shè)計(jì)的滑靴是可拆卸的。如果滑靴被磨壞，可將其拆卸下來(lái)?yè)Q個(gè)新的，使整個(gè)刨頭能繼續(xù)工作。
2 刨煤機(jī)的整體型式選擇
2.1基本型式選擇
根據(jù)刨刀對(duì)煤作用力的性質(zhì)，刨煤機(jī)分為靜力刨煤機(jī)和動(dòng)力刨煤機(jī)兩類。靜力刨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與被采落的煤體保持經(jīng)常接觸，依靠錨鏈的牽引力落煤和裝煤。煤越硬，截深越大，需要的牽引力就越大，要求錨鏈的強(qiáng)度也就越高。動(dòng)力刨煤機(jī)的刨頭本身帶有使刨刀產(chǎn)生沖擊或振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，在落煤過程中通過動(dòng)力作用破落煤體。這種刨煤機(jī)破碎硬煤能力強(qiáng)，但是刨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能源輸送困難，所以發(fā)展緩慢，目前廣泛使用的是靜力刨煤機(jī)。
靜力刨煤機(jī)，根據(jù)煤刨結(jié)構(gòu)不同分外拖板刨、拖鉤刨、滑行刨、拖鉤滑行刨和刮斗刨幾種。拖板刨是最早的刨煤機(jī)，鏈子開式，斷鏈易傷人，底板不平時(shí)鏈子容易出槽，事故多、回鏈能耗大，最大功率不超過50KW。刮斗刨出了刨煤外還能運(yùn)煤，取消工面輸送機(jī)，它適于煤質(zhì)松軟，頂?shù)装灞容^堅(jiān)硬、底板平整的極薄煤層（一般不超過0.6m，國(guó)外有用于0.38m的煤層），工作面不能太長(zhǎng)，生產(chǎn)率很低。拖鉤刨工作穩(wěn)定，但掌板摩擦功耗大（刨煤機(jī)落煤和裝煤的功率只占電動(dòng)機(jī)的百分之二十到三十，其余大部分為克服摩擦阻力和其他阻力所消耗）。因此，刨削較硬的煤很難，若底板不堅(jiān)固，掌板陷入底板，運(yùn)行時(shí)會(huì)破碎底板所以，拖鉤刨適用于煤質(zhì)較軟、不粘頂，底板較硬的煤層，這種刨煤機(jī)目前使用普遍?；信偃∠苏瓢澹倜褐饕抗ぷ髅孑斔蜋C(jī)導(dǎo)向，沿導(dǎo)軌滑行，可保持截深不變，溜子不后退，便于使用液壓支架，刨頭不與底板摩擦，摩擦阻力小。但鏈子在煤壁側(cè)、薄煤層檢修困難、剛才用量多（是拖鉤刨的1.6倍）。拖鉤滑行刨綜合了拖鉤刨和滑行刨的優(yōu)點(diǎn)、鏈條放在采空區(qū)側(cè)，在整個(gè)工作面上鋪有底板，刨頭在底板上滑行，減小了摩擦力，刨頭通過時(shí)輸送機(jī)不會(huì)脫離工作向后退，無(wú)支護(hù)空間的寬度減小，可以用傾斜導(dǎo)軌裝煤和清理底板。
2.1.1 裝機(jī)功率
1）選擇依據(jù)依照表2—1
表2—1 刨煤機(jī)類型及主要參數(shù)
Tab.2-1 plows types and pard meters
型 式
裝 機(jī) 功 率（kw）
刨 鏈 直 徑（mm）
輕 型
標(biāo) 準(zhǔn) 型
重 型
超 重 型
2）根據(jù)裝機(jī)功率為2160/100kw的設(shè)計(jì)要求，本刨煤機(jī)屬于輕型。
2.1.2 煤層厚度
1）選擇依據(jù)依照表2—2
表2—2 適應(yīng)的煤層厚度
Tab.2-1 adapt to seam thickness
煤層厚度
（m）
煤 層 截 割 阻 力
小
中
大
刨
刨
刨
1.4—1.7
刨
刨/滾筒
刨/滾筒
1.7—2.5
滾筒/刨
滾筒
滾筒
滾筒
滾筒
滾筒
2）根據(jù)煤層厚度為0.7～1.5m的設(shè)計(jì)要求，本刨煤機(jī)為采用煤刨的方式。
2.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇
2.2.1 驅(qū)動(dòng)裝置的工作特性
刨煤機(jī)的每個(gè)行程中，其刨削深度是固定不變的。由于煤質(zhì)的變化，刨頭所需的牽引力將有較大的波動(dòng)，而且這種波動(dòng)是隨機(jī)性的。
按普通刨煤機(jī)計(jì)算，當(dāng)刨煤速度為0.5—0.8m/s時(shí)，對(duì)于100m長(zhǎng)的工作面，只需要2—3分鐘即可刨一刀，所以刨煤機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，需要頻繁的換向運(yùn)轉(zhuǎn)，頻繁的啟動(dòng)和停止。為了充分發(fā)揮刨煤機(jī)的效能，啟動(dòng)和反向運(yùn)轉(zhuǎn)盡可能縮短，但這又會(huì)使驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)載系數(shù)加大。
刨煤機(jī)的牽引鏈的彈性，對(duì)改善驅(qū)動(dòng)裝置的工作條件是有利的。刨頭啟動(dòng)時(shí)，可使載荷上升的比較平緩。而且當(dāng)刨頭被卡住、引起電動(dòng)機(jī)顛復(fù)時(shí)，慣性力將使?fàn)恳湲a(chǎn)生很大的應(yīng)力，甚至引起斷鏈?zhǔn)鹿省Ｋ?，電?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，并不能根本改善電動(dòng)機(jī)的力矩特性和驅(qū)動(dòng)裝置的工作條件，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常顛復(fù)，也會(huì)損失刨煤機(jī)的大量工作時(shí)間。
所以，在確定驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)努力改善驅(qū)動(dòng)裝置的工作特性。
2.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的類型
刨煤機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有以下幾種：
1）滾刀——機(jī)械驅(qū)動(dòng)
這是目前刨煤機(jī)最常用的驅(qū)動(dòng)方式，它由電動(dòng)機(jī)、液力聯(lián)軸器和齒輪減速器組成。這種驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過載能力大 ，對(duì)電氣控制無(wú)特殊要求。但是，這種驅(qū)動(dòng)裝置的體積大，不易變速。另外，由于頻繁的正反換向啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)容易發(fā)熱。
2）機(jī)械變速運(yùn)動(dòng)
這種驅(qū)動(dòng)裝置與前者基本相同，只是為了滿足變速的要求，增加了一個(gè)機(jī)械變速器。這樣，使驅(qū)動(dòng)裝置的體積更加龐大，而且由于機(jī)械變速，高、低速間的輸出轉(zhuǎn)矩成比例交化，對(duì)牽引鏈等傳動(dòng)部件提出了更高的要求。
3）液壓驅(qū)動(dòng)
這種驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、油泵和油馬達(dá)等組成。電動(dòng)機(jī)和泵站放在順槽內(nèi)，工作面只有油馬達(dá)或者通過齒輪減速器與牽引鏈相連。由于取消了液壓聯(lián)軸器和變速器，電動(dòng)機(jī)也不在工作面內(nèi)，使輸送機(jī)頭部和尾部的驅(qū)動(dòng)裝置所占的體積大大減小，和牽引鏈聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也小的多。所以，刨煤機(jī)采用容積式液壓傳動(dòng)有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是變量泵定量馬達(dá)系統(tǒng)，它比定量泵定量馬達(dá)系統(tǒng)效率更高，在相同功率下，油泵和油馬達(dá)的工作容積和油池的容積都較小，油馬達(dá)的輸出扭矩也比較穩(wěn)定。但這種變驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難、多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)同步比較難。
4）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
采用變極電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠滿足變速要求，由于變極電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)轉(zhuǎn)速，因此不能使用液力聯(lián)軸器。因?yàn)橐毫β?lián)軸器的輸出扭矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比，當(dāng)電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩將急速下降。這樣，工作過程中產(chǎn)生的尖峰負(fù)荷將直接作用在傳動(dòng)部件上，會(huì)加劇這些部件的損壞。另外，這種驅(qū)動(dòng)方式需增加電氣啟動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大，電動(dòng)機(jī)易燒壞、所以尚未推廣使用。
與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，直流電動(dòng)機(jī)的過載和調(diào)速性能比較好，效率較高，可提高生產(chǎn)率百分之二十到三十，但其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，反向時(shí)間長(zhǎng)，操縱比較復(fù)雜。
2.3牽引方式和牽引機(jī)構(gòu)
2.3.1 牽引方式
根據(jù)牽引鏈的位置，刨煤機(jī)的牽引方式有后牽引和前牽引兩種。
牽引鏈鋪設(shè)在靠采空區(qū)的一側(cè)，稱后牽引方式。鋪設(shè)在靠煤壁一側(cè)的稱為前牽引方式。兩種牽引方式各有利弊。后牽引方式的優(yōu)點(diǎn)是：安裝、檢修牽引鏈及導(dǎo)鏈架比較方便；牽引鏈不防礙煤刨裝煤；煤刨道較窄，運(yùn)輸機(jī)可以靠近煤壁，有利于支護(hù)頂板，但牽引鏈與刨刀之間的距離比較大；煤刨運(yùn)行時(shí)牽引鏈拉力和餓刨煤阻力構(gòu)成很大力矩，使刨煤機(jī)在刨頭平面內(nèi)有扭轉(zhuǎn)的趨勢(shì)；刨頭與輸送機(jī)溜槽和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間產(chǎn)生劇烈的摩擦和磨損。前牽引方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)正好與后牽引方式相反。前牽引方式不及后牽引方式應(yīng)用得廣泛。
2.3.2 牽引鏈
1）選擇依據(jù)
值得重視的一個(gè)問題是牽引鏈的變形伸長(zhǎng)引起附加的沖擊重載荷的問題。在受力相同的條件下，大直徑的牽引鏈的變形比小直徑的小。所以，為了減小刨鏈的變形伸長(zhǎng)引起的動(dòng)應(yīng)力，在加大刨煤機(jī)傳動(dòng)率的同時(shí)，應(yīng)增大牽引鏈直徑。例如，一個(gè)200m長(zhǎng)的工作面，牽引鏈的牽引力若是157N，用牽引鏈，沒米伸長(zhǎng)4.1mm，全工作面總伸長(zhǎng)為820m，而用牽引鏈則每米僅伸長(zhǎng)2.8mm，全工作面總伸長(zhǎng)只有560mm。故安裝大功率時(shí)，采用大規(guī)格的牽引鏈。加大牽引鏈還有一個(gè)重要的目的既在刨速相同時(shí)，牽引鏈大，單產(chǎn)高。
牽引鏈的長(zhǎng)度規(guī)格一般為25m，之間用接鏈環(huán)連接，目前較大規(guī)格的鏈環(huán)有、、牽引鏈的總長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)刨煤機(jī)工作面的長(zhǎng)度確定。
2）根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，刨鏈破斷載荷為，牽引力的規(guī)格選。
2.3.3 緊鏈裝置
為了保持牽引鏈具有合適的松緊程度，以及拆裝牽引鏈的需要，刨煤機(jī)應(yīng)有緊鏈裝置。實(shí)際使用的緊鏈器有機(jī)械緊鏈器和液壓緊鏈器兩種。
在減速器的某一軸端固定有棘輪，在減速器機(jī)殼上裝有制動(dòng)爪。制動(dòng)爪依靠手把和導(dǎo)向桿進(jìn)行操縱，它有兩個(gè)位置：實(shí)線表示非工作位置，制動(dòng)爪不與棘輪嚙合；雙點(diǎn)劃線表示工作位置，制動(dòng)爪與棘輪嚙合。當(dāng)緊鏈器在工作位置時(shí)，將一股牽引鏈固定住，然后斷續(xù)開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，逐漸將牽引鏈拉緊。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，由于制動(dòng)爪阻止棘輪反轉(zhuǎn)，可以保持牽引鏈處于拉緊狀態(tài)。牽引鏈拉緊后，即可將多余的牽引鏈拆掉，然后再將牽引鏈接上，接好牽引鏈后將制動(dòng)爪打開。
液壓緊鏈器的工作原理。緊鏈器由油馬達(dá)和齒輪減速器組成。在減速器內(nèi)裝有三個(gè)齒輪，齒輪由油馬達(dá)帶動(dòng)，齒輪為離合齒輪，齒輪與傳動(dòng)裝置的液力聯(lián)軸器的輸出軸和減速器的輸入軸相連。緊鏈時(shí)，首先切斷刨煤機(jī)電源，將一股牽引鏈固定住，然后合上緊鏈器的離合齒輪，操縱油馬達(dá)的換向閥，將液壓油引入油馬達(dá)，使油馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行緊鏈，直到牽引鏈中的張力達(dá)到預(yù)定值，緊鏈器的安全閥溢流為止。緊鏈結(jié)束后，操縱換向閥使油馬達(dá)斷油，打開離合齒輪，即可進(jìn)行刨煤機(jī)的正常工作。
2.4導(dǎo)向裝置的選擇
滑行刨的導(dǎo)向裝置，在工作面輸送機(jī)靠煤壁側(cè)有滑行架，滑行架上有兩根導(dǎo)向管，刨頭就沿這兩根導(dǎo)向滑行。牽引鏈在滑行架內(nèi)，工作邊（下鏈）和回空邊（上鏈）之間有導(dǎo)鏈塊導(dǎo)向?；屑芗嬗信兕^導(dǎo)向和裝煤三個(gè)作用。為使刨頭穩(wěn)定，在刨頭上加一個(gè)框形支架（稱撐臂）。撐臂一端固定在刨頭上，另一端沿輸送機(jī)采空區(qū)側(cè)有導(dǎo)向管滑行。
這種導(dǎo)向裝置的優(yōu)點(diǎn)：刨頭運(yùn)行時(shí)磨擦阻力小，可以充分利用功率來(lái)加大截深，提高刨速和刨削較硬的煤；能適應(yīng)底板松軟和不平的煤層；刨頭容易控制，穩(wěn)定性好；；刨頭通過時(shí)輸送機(jī)不會(huì)被擠回，工作面易于保持成一直線；牽引鏈工作安全，便于拆裝檢修。
2.5刨頭的控制方式
2.5.1 刨頭的高度控制
刨頭的高度控制是指刨頭在運(yùn)行中對(duì)上飄和啃底現(xiàn)象的控制，目前常用的有以下幾種方法。
1）改變推溜千斤頂推力作用點(diǎn)
在刨頭上飄時(shí)，把推溜千斤頂作用點(diǎn)的位置適當(dāng)提高，使刨頭盡量壓向底板。反之，
當(dāng)刨頭啃底時(shí)，把千斤頂作用點(diǎn)的位置適當(dāng)降低使刨頭盡量抬起來(lái)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，這種方法并不十分有效，但與其它方法配合使用可達(dá)到預(yù)期效果。
2）改變底刀的位置
這是最常用的控制刨頭高度的方法。初期采用的是根據(jù)不同情況更換不同刀的方法，這樣在生產(chǎn)中不僅需要足夠數(shù)量的不同刀位的底刀，而且更換底刀也影響生產(chǎn)。因此又改用偏心軸調(diào)整底刀座來(lái)改變底刀刀位的方法，在偏心軸上有方形調(diào)節(jié)頭和方形偏心塊，底刀的旋轉(zhuǎn)刀座抵在偏心軸的方形偏心塊上。方形偏心塊有四個(gè)不同尺寸的偏心平面，通過搬動(dòng)方形調(diào)節(jié)頭使偏軸轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以得到底刀的四種不同刀位。
這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是底刀座的回轉(zhuǎn)平面不與煤壁平行，在調(diào)節(jié)底刀刀位的同時(shí)，截深也隨之變化。目前，一種新的調(diào)整底刀刀位的方法是將底刀固定在一個(gè)扇形體上，扇形體可在與煤壁平行的平面上擺動(dòng)，利用螺栓插入四個(gè)不同位置的孔內(nèi)，即可達(dá)到調(diào)節(jié)底刀刀位的目的。這種調(diào)節(jié)方法由于底刀是在平行于煤壁的平面上擺動(dòng)，所以截深不會(huì)變化。
3）在輸送機(jī)采空區(qū)一側(cè)設(shè)置調(diào)高千斤頂
這種方法主要用于滑行式刨煤機(jī)，由于滑行刨?zèng)]有掌板，穩(wěn)定性不如拖鉤刨，高度控制也比較困難。因此，為了防止刨頭的上飄和啃底，沿工作面輸送機(jī)采空區(qū)側(cè)每隔一定距離裝設(shè)一個(gè)調(diào)高千斤頂，利用調(diào)高千斤頂?shù)纳祵?shí)現(xiàn)刨頭高度的控制。正常工作時(shí)，調(diào)高千斤頂處于中間位置，調(diào)高千斤頂縮回時(shí)，刨頭將向上刨，調(diào)高千斤頂伸出時(shí)，刨頭將向下刨。
2.5.2 刨頭的截深控制
為了使刨頭具固定的截深，保持輸送機(jī)的推進(jìn)量一定，使工作機(jī)保持平直，需要對(duì)刨煤機(jī)的截深進(jìn)行控制，截深的控制又稱水平控制。
滑行刨的截深控制比較容易，利用推溜千斤頂將輸送機(jī)連同滑行架推向煤壁，滑行架的趾板緊貼煤壁，并靠推溜千斤的推力防止輸送機(jī)及滑行架后退。這樣就可以保持刨煤機(jī)有固定的截深。這種方法比拖鉤刨目前所采用的任何截深控制方法都簡(jiǎn)單可靠。
由于拖鉤刨?zèng)]有滑行刨那樣的趾板頂住煤壁，而且要求溜槽與煤壁之間要留一定的通道讓刨頭通過，同時(shí)還要保持一定的截深，這就使拖鉤刨的截深控制比較困難。目前，拖鉤刨常用的截深控制方法是定壓控制和定距離。
1）定壓控制
這種方法在刨煤過程中使液壓系統(tǒng)對(duì)推溜千斤頂?shù)墓┯蛪毫κ冀K保持一定，信口開使輸送機(jī)和煤壁貼緊。當(dāng)刨頭通過時(shí)，刨頭將輸送機(jī)擠向采空區(qū)一側(cè)，使煤壁和輸送機(jī)之間讓出一定距離。刨刀通過后，輸送機(jī)又自動(dòng)被推向煤壁。這種方法的液壓推進(jìn)系統(tǒng)。在推移輸送機(jī)時(shí)，推溜千斤頂活塞 兩側(cè)同時(shí)進(jìn)入高壓油，實(shí)現(xiàn)差壓推進(jìn)。刨 頭通過時(shí)，刨頭的橫向反力超過推溜千斤頂?shù)耐屏?，此時(shí)，推溜千斤頂活塞腔的一部分油液轉(zhuǎn)入活塞桿腔，使活塞桿腔適當(dāng)縮回，以達(dá)到定壓控制的目的。這種方法在工作面煤質(zhì)軟硬不均時(shí)往往在煤質(zhì)軟處截深大，煤質(zhì)硬處截深小，不能保證工作面全長(zhǎng)內(nèi)的截深一致。并且由于刨煤機(jī)和輸送機(jī)的橫向移動(dòng)，增加了摩擦阻力。
2) 定距控制
定距控制是使整個(gè)推溜千斤頂?shù)耐七M(jìn)距離相等，以保證截深恒定。刨煤時(shí)，推溜千斤頂?shù)幕钊麠U腔經(jīng)操縱閥與高壓管路相通，推溜千斤頂?shù)幕钊槐徊倏v閥和單向閥關(guān)閉。因此，當(dāng)刨頭通過時(shí)，推溜千斤頂?shù)幕钊麠U伸出長(zhǎng)度保持不變，使截深固定。當(dāng)需要推進(jìn)時(shí)，首先將操縱閥移到左位，從油泵來(lái)得壓力油經(jīng)操縱閥、單向閥進(jìn)入定量油缸的右側(cè)，此時(shí)定量油缸的左側(cè)與油池相通，因此油缸的活塞左移，使其右側(cè)沖入一定的油液。然后將操縱閥移到左位，壓力油經(jīng)操縱閥進(jìn)入定量油缸的左側(cè)，推動(dòng)活塞右移。同時(shí)壓力油打開控制閥，使油缸右腔的一定量油液全缸部經(jīng)控制閥和單向閥進(jìn)入千斤頂，使千斤頂?shù)幕钊麠U伸出一定長(zhǎng)度。這樣，通過油缸向推溜千斤頂供給一定量的油液，來(lái)達(dá)到推溜千斤頂?shù)染嗤七M(jìn)的目的。當(dāng)推溜千斤頂?shù)幕钊麠U已完全伸出需要收回時(shí)，支作操縱閥，使推溜千斤頂活塞桿腔進(jìn)入壓力油，活塞腔與油池相通，活塞桿即縮回。
與定壓控制相比，定距控制有如下優(yōu)點(diǎn)：由于截深固定，刨削阻力比較均勻，斷鏈和斷保險(xiǎn)銷的次數(shù)減少；工作面能保持平直，減少刨煤機(jī)和輸送機(jī)的運(yùn)行阻力；輸送機(jī)的故障少，延長(zhǎng)了使用壽命。
2.5.3刨頭的行程控制
控制刨頭行程的目的在于防止刨頭和機(jī)頭或機(jī)尾相碰撞。目前，刨頭的行程多用行程開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)刨頭到達(dá)終端位置時(shí)，行程開關(guān)動(dòng)作，停止驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)，但使用效果不理想。最好的辦法是對(duì)刨頭終端進(jìn)行限位控制，并能顯示刨頭在工作面中所處的位置。
德國(guó)的刨煤機(jī)刨頭行程指示器，有一個(gè)高位、一個(gè)低位、一個(gè)自由可選擇的同步點(diǎn)，有高位和低位的限位器，有為自動(dòng)刨煤而設(shè)的自由高低位的反向點(diǎn)，還有可控制最多20個(gè)噴水裝置的噴霧單元。
原蘇聯(lián)的刨煤機(jī)刨頭行程有數(shù)碼管顯示和光標(biāo)模擬顯示兩種形式，由安裝在減速箱上的行程傳感器提供脈沖信號(hào)，進(jìn)行行程顯示。工作面的噴霧是根據(jù)刨頭的行程自動(dòng)控制的，工作面每隔一定距離裝有電磁閥，每個(gè)電磁閥控制幾個(gè)噴嘴，當(dāng)刨頭運(yùn)行到工作面的某一位置，與行程顯示的數(shù)字一致時(shí)，數(shù)字顯示器發(fā)出控制信號(hào)，電磁閥打開，進(jìn)行噴霧。刨頭自動(dòng)停機(jī)有兩種方法，一是通過刨頭行程數(shù)碼顯示器控制停機(jī)，若司機(jī)在開機(jī)前需要刨頭在工作面的某一位置停機(jī)就將停機(jī)位置旋紐調(diào)到該位置，當(dāng)數(shù)碼顯示器顯示的數(shù)字與事先給定的位置一致時(shí)，顯示器發(fā)出控制信號(hào)，刨頭停止。另一種是刨頭終端限位停機(jī)，利用永久磁鐵和干簧管的作用原理，將磁性發(fā)生器裝在刨頭上，接收器裝在機(jī)頭、機(jī)尾護(hù)鏈罩或滑板上，當(dāng)刨頭運(yùn)行至機(jī)頭、機(jī)尾經(jīng)過接收器時(shí)，在磁場(chǎng)作用下干簧管動(dòng)作，控制刨頭停機(jī)。
波蘭刨煤機(jī)的刨頭自動(dòng)停機(jī)也有上述兩種形式。刨頭行程顯示器、行程傳感器彩磁阻交化感應(yīng)原理。傳感器裝在剪切盤上部，剪切盤開有矩齒，沿盤的切線方向有兩個(gè)感應(yīng)頭，當(dāng)刨頭運(yùn)行時(shí)剪切盤旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)頭感應(yīng)出脈沖信號(hào)，該信號(hào)一是供行程顯示，二是有兩個(gè)感應(yīng)頭感應(yīng)信號(hào)的先后來(lái)辨別刨頭的正反向運(yùn)行，從而使記數(shù)器作加減記數(shù)。波蘭刨煤機(jī)的刨頭行程顯示器，一是采用電腦液晶顯示，另一種是具有刨行行程的數(shù)字顯示和模擬指示。
2.6保護(hù)裝置的型式
目前刨煤機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置多采用電動(dòng)機(jī)、液力聯(lián)軸器和齒輪減速器組成的液力—機(jī)械傳動(dòng)裝置。對(duì)于這種驅(qū)動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)通過液力聯(lián)軸器能傳遞給牽引鏈的最大牽引力大于牽引鏈的疲勞強(qiáng)度極限，因此在驅(qū)動(dòng)裝置和牽引鏈之間應(yīng)設(shè)有保護(hù)裝置，以保護(hù)牽引鏈不被拉斷。
常用的兩種保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)型式。在牽引鏈的鏈輪和減速器之間裝有剪切銷，當(dāng)作用于牽引鏈上的負(fù)荷大于牽引鏈的疲勞強(qiáng)度極限時(shí)，剪切銷被切斷，此后雖然驅(qū)動(dòng)裝置仍在工作，但鏈輪卻停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)牽引鏈的目的。
剪切銷是一種比較老式的過載保護(hù)裝置，目前正研究的新的保護(hù)裝置有三種：兩個(gè)半球形的離合器；里面有石棉墊；過載時(shí)能切斷電源的兩個(gè)半球形離合器；里面有冶金陶瓷的兩個(gè)半球形的離合器。第一種型式工作不可靠，壽命短；第二種效果較好，但加了石棉墊后尺寸較大，使用具有一定的局限性。冶金陶瓷的離合器是在前兩種型式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。
3刨頭設(shè)計(jì)
刨頭是刨煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著落煤和裝煤的任務(wù)。刨頭主體結(jié)構(gòu)直接決定著刨煤效果，它工作狀況的好壞對(duì)刨煤機(jī)運(yùn)行具有決定性的影響。
刨頭的性能主要取決于它的結(jié)構(gòu)是否合理，其次是使用時(shí)對(duì)其調(diào)節(jié)是否恰當(dāng)。一個(gè)設(shè)計(jì)合理、高效、適應(yīng)性強(qiáng)的刨頭應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
1）刨體可旋轉(zhuǎn)一定角度，非刨煤側(cè)能讓刀，以減少刨刀的磨損；
2）刨刀應(yīng)該有加高塊，以適應(yīng)煤層后度的變化。當(dāng)刨頭高度超過一米時(shí)，應(yīng)該有平衡架；
3）刨體應(yīng)該有斜面，以提高刨煤中裝煤效果；
4）刨刀排列合理，更換刨刀方便；
5）拖板及刨體滑行部分應(yīng)該堅(jiān)苦耐磨；
6）能及時(shí)控制刨頭的走向，有較強(qiáng)的刨削能力；
7）裝煤阻力較小，能實(shí)現(xiàn)較低的比能耗；工作平穩(wěn)，負(fù)載均勻，穩(wěn)定性好。
3.1刨頭的基本結(jié)構(gòu)
刨頭的基本結(jié)構(gòu)為：刨體左右兩側(cè)布置兩個(gè)刨刀塊，頂部根據(jù)煤層厚度.丁有幾個(gè)刨刀塔。刀座與刨刀塊或刨刀塔聯(lián)接在一起，刨刀安裝在靠近煤壁的刀座一側(cè)。刨體高度不變，隨著煤層厚度的增加，可在刨體頂部增加刨刀塔。
3.2原始數(shù)據(jù)
刨頭形式---------------------------------------------------------------單刨頭、下鏈牽引
刨頭安裝高度------------------------------------------------------------------------設(shè)計(jì)定
刨速-------------------------------------------------------------------------------1.5/0.75m/s
截深------------------------------------------------------------------------------------設(shè)計(jì)定
刨鏈規(guī)格----------------------------------------------------------------30 mm *108mm-C
刨鏈破斷負(fù)荷--------------------------------------------------------------------≥1130kN
30*108梯齒接鏈環(huán)破斷負(fù)荷-------------------------------------------------≥1020 kN
刨頭外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）-------------------------------------------------設(shè)計(jì)定mm
3.3部分參數(shù)計(jì)算
3.3.1刨頭安裝高度
刨頭高度與煤層厚度有著直接的關(guān)系。
煤層厚度均勻，可以固定刨頭的高度來(lái)刨煤；但在實(shí)際的生產(chǎn)中，煤層厚度一般在一定范圍內(nèi)是變化的，遇到煤層厚度變化時(shí)，可以通過調(diào)整刨頭的刨刀加高塊來(lái)適應(yīng)。
根據(jù)采煤技術(shù)式 （3—1）
得
其中，H代表煤層的平均厚度，由于煤層的厚度為0.7～1.5m（工況條件已給出），取平均值為1.1m；
B代表留的頂煤高度，當(dāng)煤層厚度<1m時(shí)，取0.1m，當(dāng)煤層厚度>1m時(shí)，取0.2m，如果頂煤能自行脫落，可取0.3m。
3.3.2刨頭截深
根據(jù)采煤技術(shù)式 （3—2） 得0.048～0.097m=48～97mm
其中，QB為生產(chǎn)能力，單位為t/h；h為刨頭截深，單位m；k為采高，單位m；v1為刨頭運(yùn)行速度，單位m/s；r為煤的
3.4刨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
確定合理的刨深后，根據(jù)輸送機(jī)工作側(cè)的具體結(jié)構(gòu)以及減少刨頭所受扭矩和摩擦力的要求，應(yīng)對(duì)刨頭的以下相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)
3.4.1刨頭與輸送機(jī)間的聯(lián)結(jié)裝置
刨頭沿輸送機(jī)工作面一側(cè)進(jìn)行刨煤，刨頭與輸送機(jī)間的聯(lián)結(jié)裝置——滑架對(duì)刨頭運(yùn)行穩(wěn)定性和磨損有很大影響?；茉O(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到容易更換，易于裝煤，耐磨和對(duì)刨頭良好的導(dǎo)向作用，以及與刨頭接觸面的間隙合理。
3.4.2刨體
刨體是刨頭的主體，是各種刨刀的生根之處；它就象一個(gè)框架一樣，支撐著所有的零部件。設(shè)計(jì)刨體時(shí)應(yīng)該考慮刨體的承受力大、不易變形、耐磨。
3.4.3滑靴裝置
刨頭與滑架間的接觸面應(yīng)該非常耐磨，刨頭與下滑架的接觸位置還應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)滑靴?；ポ^下滑架易磨損，當(dāng)滑靴磨損程度到達(dá)極限時(shí)，要及時(shí)更換滑靴，以防止刨頭與下滑架之間接觸，產(chǎn)生摩擦。
由于傳統(tǒng)的滑靴是焊接在刨頭上的。所以一旦滑靴被磨壞，將會(huì)給刨頭及工作人員帶來(lái)很大的麻煩的。所以將焊接形式的滑靴設(shè)計(jì)為用螺釘與刨頭連接的可拆卸滑靴放在刨頭的兩側(cè)。
3.4.4刨鏈與刨頭間的聯(lián)結(jié)裝置一一牽引滑塊
刨鏈在刨頭上聯(lián)結(jié)點(diǎn)的位置，對(duì)刨頭所受扭矩影響很大。由于刨鏈一方面牽引刨頭刨削煤壁，另一方面還對(duì)刨頭產(chǎn)生扭矩。因此，刨鏈在牽引滑塊上的兩個(gè)作用點(diǎn)——拉力點(diǎn)應(yīng)盡可能互相靠近，應(yīng)該放在滑靴的內(nèi)側(cè)。相對(duì)于刨頭中心線對(duì)稱放置。且二者也應(yīng)靠近輸送機(jī)，以減小刨鏈產(chǎn)生的扭矩。與刨體焊接在一起。
3.4.5加高塊
加高塊又是刨刀的刀座，通常根據(jù)煤層厚度不同，用來(lái)增、減加高塊來(lái)調(diào)整刨頭的高度。所以加高塊應(yīng)設(shè)計(jì)的大小相等、容易安裝拆卸、耐磨。
3.4.6刨頭裝煤斜面和刨刀排列形狀
裝煤斜面和刨刀排列形狀決定刨頭的裝煤效果，影響刨煤機(jī)的功率消耗。實(shí)踐證明，裝煤斜面的角度在60°左右比較合理，刨刀排列呈“ 喇叭形”易于裝煤，并減少裝煤阻力。再有底刀與左右回轉(zhuǎn)體的刀的排列應(yīng)是交叉排列。刨頭裝煤斜面和刨刀排列形狀如圖3-1所示。
圖3-1 刨頭刨刀排列形狀
Fig.3-1 rabbef withshape
3.5刨刀受力計(jì)算
刨刀在刨削煤壁過程中，主要承受的阻力有：刨削阻力Zoi、煤壁擠壓力Yoi、煤壁側(cè)向力Xoi。
3.5.1刨頭的最低高度
刨頭是刨煤機(jī)的裝煤機(jī)構(gòu)，是刨煤機(jī)的一個(gè)重要組成部分。刨頭的最低高度按（3—3）式進(jìn)行計(jì)算：
Hbmin=Hz+4.8Hmin·hmax+d （3—3）
得 0.5+4.80.79.7+3=85.66cm
式中：Hbmin一刨頭的最低高度，cm；
HZ一刨頭裝載高度(從裝煤表面上沿到煤層地板的最短距離)，m；
Hmin一煤層最小高度，cm；
hmax一最大刨深，cm；
(對(duì)于Hmax，根據(jù)3.3.5節(jié)優(yōu)化結(jié)果來(lái)確定。)
d——刨頭刨刀座頂部刨刀的超前量，一般取2～5cm。
3.5.2刨頭的最大高度
在開采頂煤自行垮落的煤層時(shí)，可按下式確定刨頭的最大高度Hbmax；
Hbmax =(70～80)·Hmax （3—4）
得 801.5=120cm
式中：Hbmax一刨頭的最大高度，cm；
Hmax一煤層的最大高度，cm。
3.5.3刨刀間距t的確定
兩刨刀間的距離(即截距也叫刨刀排距)，應(yīng)保證兩刨刀間不留下煤脊(煤槽)，即必須把煤刨落下來(lái)。
對(duì)于各種不同的刨深h，刨刀間距取各種刨深下間距ti，的平均值。刨刀的排列方式不同，其間距也不同。下面分別介紹兩種不同排列方式和其所對(duì)應(yīng)的刨刀間距。
1）刨刀的排列方式
刨刀的排列方式見圖3-2。
圖3-2 刨刀的排列方式
Fig.3-2 rabbef arrangement
2）刨刀的排列方式對(duì)刨刀、刨頭受力有很大影響。此外，刨刀的排列方式?jīng)Q定著刨頭的裝煤效果。
·直線式
直線式排列是指所有刨刀的軸線相互平行，都平行于底板。刨刀之間距離相等，相鄰刨刀都在同一自線上。這種布置方式刨刀受力均勻，能耗比較低。
·階梯式
階梯式排列是指相鄰刨刀軸線相互平行，在同一斜面上呈階梯狀，下排刨刀比上排刨刀超前，每把刨刀都受煤壁向下的側(cè)向力。這種排列方式使刨頭不易飄刀，刨頭的重心較低，穩(wěn)定性較好。比自線式排列的能耗高約17%。
·混合式
混合式排列是指刨頭上的刨刀一部分按自線排列，一部分按階梯式排列。
刨刀階梯排列的角度建議取55-65°。
3）.線性排列刨刀的間距t
線性排列刨刀的間距t按下式計(jì)算
（3—5）
=
=10.95
式中：hi一刨深，cm；
bp一刨刀刨削部分的計(jì)算寬度，cm;
K一刨槽的寬度系數(shù)，K對(duì)于韌性煤取0.85，脆性煤取1.0，特
別脆的煤取1.150
4）線性和階梯式刨刀排列的平均間距tZP
t （3—6）
式中：tzp一平均截距，cm;
M—平均間距tzp的數(shù)量。
直線排列刨刀的刀間距一般不該超過11 cm，而頂部和底部刨刀刀間距應(yīng)取最小值，但不應(yīng)小于5 cm。
5）刨頭最小(最大)高度的截線數(shù)
Nmin==47.81 （3—7）
式中: nmin一刨頭的最小截線。
=66.57
式中:nmin一刨頭的最大截線數(shù)。
由于刨刀的個(gè)數(shù)與刨刀的截線數(shù)相等，因此計(jì)算得到最小截線數(shù)、最大截線數(shù)后，就.可以確定刨頭在最小和最大高度時(shí)所對(duì)應(yīng)的某一側(cè)的刨刀數(shù)量。把計(jì)算得到的最小(大)截線數(shù)向最近似的較大數(shù)值圓整，用圓整的截線數(shù)，按式(3—7)計(jì)算中部刨刀的間距twy。
(3—8)
或=20 (3—9)
在設(shè)計(jì)刨刀間距的時(shí)候，考慮到煤層性質(zhì)有所變化，應(yīng)該取稍微較小一點(diǎn)的刀間距。另外，刀間距對(duì)刨頭的穩(wěn)定性有影響，因此，刀間距的取值要考慮如何使刨頭的高度較合理。
6）刨槽寬度
刨槽寬度是指刨刀刨削煤壁以后，在煤壁表面留下刨削痕跡的寬度，而刨刀間距是指相鄰兩刨刀中心線之間的距離。刨槽寬度根據(jù)刨刀排列方式不同而作相應(yīng)變化。
頂部、底部刨刀的刨槽寬度th
頂部刨刀和底部刨刀承擔(dān)特殊的任務(wù)，頂部刨刀主要用來(lái)刨削接近頂板的煤壁:底部刨刀一方面控制刨頭的刨深，另一方面用來(lái)裝煤。
頂部、底部刨刀的刨槽寬度是指相鄰兩刨刀軸線之間的距離與刨刀寬度一半之和，分別表示為：tpk、tpl
線性排列刨刀的刨槽寬度tp
線性排列刨刀的刨槽寬度是指相鄰刨刀之間的軸線距離
(3—10)式中:tbpl一線性排列刨刀刨槽寬度，m；m一線性排列的刨刀把數(shù)。
這里所指的刨刀把數(shù)，是指刨頭中心線某一側(cè)的刨刀數(shù)量，如圖3-2所示。
3.5.4刨刀平均刨削阻力
刨削阻力是刨刀在刨削煤壁過程中所受的主要阻力，它對(duì)刨刀和刨頭受力影響很大，是刨煤機(jī)設(shè)計(jì)過程中必須考慮的一個(gè)非常重要的因素。平均刨削阻力按式（3—11）計(jì)算：
(3－11)
式中：—單個(gè)銳利刨刀所受的刨削阻力，N；
—刨削阻抗系數(shù)，通常情況下，＝0.38～0.44，抗截強(qiáng)度較大時(shí)取較小值；
—單個(gè)銳利刨刀所受的煤壁擠壓力，N，按式（3－14）計(jì)算。
其中：
線形和階梯形排列的刨刀和頂部、底部刨刀所受的刨削阻力
按(3－11)計(jì)算：
頂部刨刀：=897.05N =735.56N =735.56N
底部刨刀：=691.68N =769.09N =798.18N
直線線形：=871.95N
階梯排列刀：N
按式(3—12)計(jì)算：
(3—12)
超前和預(yù)掏槽刨刀受的刨削阻力的按式（3—12）計(jì)算：
(3－13)
式中：A—煤層非地壓影響區(qū)的截割阻抗（即煤層抗截強(qiáng)度），N/cm,其具體取值見表3－1；
—刨刀刨削部分的計(jì)算寬度，cm；
—刨槽寬度，cm；
—外露自由表面系數(shù)；其具體取值見表3－2；
—截角δ的影響系數(shù)，其具體取值見表3－3；
—刨刀前刃面形狀系數(shù)；
—刨刀排列方式系數(shù)；
—地壓系數(shù)；
—考慮煤的脆塑性的系數(shù)；
ψ—截槽側(cè)面崩落角，(°)；
—刨刀相對(duì)刨頭牽引方向的安裝角度，(°)。
對(duì)于直線排列刨刀，外露自由表面系數(shù)按式（3－13）計(jì)算。
(3－14）
表3-1煤層抗截強(qiáng)度A
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