采煤機設(shè)計原理

第五章行走部行走部擔(dān)負采煤機任務(wù)時的挪動和非任務(wù)時的調(diào)動。行走部包括行走機構(gòu)(牽引機構(gòu))和行走驅(qū)動安裝。第五章行走部行走機構(gòu)是直接挪動采煤機的安裝，分鋼絲繩牽引、鏈牽引及無鏈牽引。行走驅(qū)動安裝用來驅(qū)動行走機構(gòu)，并實現(xiàn)牽引速度的調(diào)理。按調(diào)速傳動方式有機械傳動、液壓傳動和電傳動，分別稱機械牽引、液壓牽引和電牽引。行走驅(qū)動安裝位于采煤機上的稱內(nèi)牽引，位于任務(wù)面兩端的稱外牽引。第一節(jié)對行走部根本要求對牽引部要求：1)牽引力大2)傳動比大傳動安裝的總傳動比在300左右。3)能實現(xiàn)無級調(diào)速4)不受滾筒轉(zhuǎn)向的影響5)能實現(xiàn)正反向牽引和停頓牽引6)有完善可靠的平安維護7)操作方便第二節(jié)液壓牽引系統(tǒng)行走驅(qū)動安裝按調(diào)速傳動方式有機械傳動、液壓傳動和電傳動(機械牽引、液壓牽引和電牽引)。液壓牽引部是利用容積式液壓傳動的調(diào)速特性來實現(xiàn)調(diào)速性能的行走部。液壓牽引系統(tǒng)經(jīng)過液壓泵排出的壓力油，驅(qū)動液壓馬達，液壓馬達經(jīng)齒輪傳動或直接帶動驅(qū)動輪。改動液壓泵的流量和排油方向(或利用換向閥改動油流方向)來改動液壓馬達的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)牽引速度的調(diào)理和牽引方向的變換。第二節(jié)液壓牽引系統(tǒng)根據(jù)q和p選用或設(shè)計主液壓泵，根據(jù)qm和p1選用或設(shè)計液壓馬達。液壓牽引部總效率普通只需60%～65%。設(shè)計時驗算管路壓力損失和整個液壓系統(tǒng)的熱平衡，保證液壓馬達得到需求的任務(wù)壓力和足夠的油箱容積。必要時配備冷卻設(shè)備，使系統(tǒng)溫升不超越限制。采煤機液壓牽引部油箱的熱平衡溫升不應(yīng)超越45℃，最高任務(wù)溫度不超越75℃。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)電牽引部由公用牽引電動機經(jīng)傳動安裝帶動驅(qū)動輪，利用電氣調(diào)速安裝改動電動機的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)牽引方向的變換和牽引速度的調(diào)理。德國Eickhoff公司于1976年制造出第一臺電牽引采煤機。電牽引采煤機代表采煤機的開展方向，近年來高產(chǎn)高效的世界記錄都是電牽引采煤機發(fā)明的。電牽引采煤機優(yōu)點：①具有良好牽引特性采煤機前進時提供牽引力；采煤機下滑時進展發(fā)電制動，向電網(wǎng)反響電能。②可用于大傾角煤層牽引電動機軸端裝停機時防止采煤機下滑的制動器。設(shè)計制動轉(zhuǎn)矩為電動機額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0倍，電牽引采煤機可用在40°傾角的煤層。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)③運轉(zhuǎn)可靠，運用壽命長電牽引采煤機除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它件無磨損→運用可靠，缺點少，壽命長，維修任務(wù)量小。④反響靈敏，動態(tài)特性好電子控制系統(tǒng)能將多種信號快速傳送到調(diào)理器中，以便及時調(diào)整各參數(shù)，防止機器超載運轉(zhuǎn)。⑤效率高電牽引采煤機將電能轉(zhuǎn)化為機械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達0.9；液壓牽引由于能量的幾次轉(zhuǎn)換，再加上存在的走漏損失、機械摩擦損失和液壓損失，效率只需0.65～0.7左右。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)⑥構(gòu)造簡單機械傳動系統(tǒng)構(gòu)造簡單，尺寸小，分量輕。⑦有完善的檢測和顯示系統(tǒng)采煤機在運轉(zhuǎn)各參數(shù)如電壓、電流、溫度、速度等均可檢測和顯示。當(dāng)某些參數(shù)超越允許值時，便會發(fā)出報警信號，嚴重時可以自行切斷電源。按電氣調(diào)速傳動的類型不同分直流調(diào)速和交流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、開關(guān)磁阻調(diào)速。①直流電牽引采用直流調(diào)速傳動，經(jīng)過直流調(diào)速安裝來改動直流電動機電樞電壓及勵磁電壓的大小和方向，從而調(diào)理電動機的轉(zhuǎn)速和變換轉(zhuǎn)向。直流電動機分串激直流電動機和他激直流電動機，以他激電動機運用最多。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)②交流電牽引采用交流調(diào)速傳動廣泛運用交流變頻調(diào)速技術(shù)，依托交流變頻調(diào)速安裝改動交流電動機的供電頻率和供電相序，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)理和轉(zhuǎn)向的變換。一、直流他激電動機的牽引調(diào)速特性直流他激電動機的電樞繞組和勵磁繞組分別供電、分別控制，其機械特性是硬特性。直流他激電動機的機械特性方程M=KmKeφI第三節(jié)電牽引系統(tǒng)M=KmKeφIn電動機轉(zhuǎn)速；M電動機轉(zhuǎn)矩；U電樞端電壓；I電樞電流；Rs電樞電阻；φ勵磁磁通；Km，Ke電動機常數(shù)。利用晶閘管整流和觸發(fā)電路控制晶閘管的導(dǎo)通與截止來調(diào)理電樞電壓U，以此來調(diào)理電動機轉(zhuǎn)速n；同時堅持磁通φ和電樞電流I不變，實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩自動調(diào)速特性。假設(shè)調(diào)理磁通φ來調(diào)理電動機轉(zhuǎn)速n，同時堅持U和I不變，并使M和n乘積不變，實現(xiàn)恒功率自動調(diào)速特性。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)二、直流串激電動機的牽引調(diào)速特性直流串激電動機的機械特性方程M=KmKeφI方程與直流他激電動機的機械特性方程一樣，但電樞繞組和勵磁繞組是串聯(lián)的。勵磁磁通φ隨電樞電流I變化，當(dāng)電樞電壓U一定，負載轉(zhuǎn)矩增大時，磁通增大，電動機轉(zhuǎn)速n下降；當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩下降時，磁通減弱，轉(zhuǎn)速n上升。M和n的乘積變化不大→直流串激電動機調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，其特性屬軟特性，特性曲線為雙曲線。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)直流串激電動機的機械特性方程M=KmKeφI直流串激電動機的軟特性具有起動轉(zhuǎn)矩大，過載才干強，電路簡單的特點。截割功率增大時，牽引力隨之增大，同時牽引速度急劇下降，負載功率隨著下降，有利于過載維護。串激電動機空載時牽引速度急劇升高，易出現(xiàn)“飛車〞危險，但采煤機空運轉(zhuǎn)負載也不小，不會出現(xiàn)此景象。直流串激電動機采用晶閘管整流和觸發(fā)電路控制晶閘管的調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)電樞電壓U的方法與直流他激電動機根本一樣。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)三、交流電動機的牽引調(diào)速特性交流電動機轉(zhuǎn)速方程f定子電源頻率，Hz；p電動機的磁極對數(shù)；s轉(zhuǎn)差率。調(diào)理供電頻率f就可調(diào)理轉(zhuǎn)速n。f在工頻以下變化時，氣隙磁通φq為U定子端電壓。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)f升高，假設(shè)U不變→φq下降，導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)矩下降。為堅持φq不變，通常采用同時調(diào)理U和f，并使壓頻比恒定常數(shù)φq根本不變，轉(zhuǎn)矩根本不變。在工頻以下屬壓頻比恒定、恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)頻調(diào)速控制。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)在頻率f很低時，U(定子端電壓)并不與E(電動勢)根本近似相等，而是E下降更多，使φq減少，堅持不了φq恒定→電動機的轉(zhuǎn)矩M和Mmax下降。為提高低頻的轉(zhuǎn)矩，采用提高U來提高M→U與f比值增大，不是原先恒定的比值，屬于提高電壓、補償?shù)皖l的調(diào)頻調(diào)速控制，以提高電動機在低頻時的M和Mmax。提高電壓不能超越電動機的允許范圍。當(dāng)電壓為恒定值后，轉(zhuǎn)為恒功率調(diào)速。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)調(diào)壓調(diào)頻(VVVF)是交流電動機的變頻調(diào)速控制的根本原理。為實現(xiàn)VVVF變頻調(diào)速，多采用交—直—交變頻器。采用二極管整流將交流變成直流，再采用SPWM正弦脈寬調(diào)制逆變器，將直流變成可調(diào)頻率的交流，以實現(xiàn)交流電動機的頻率調(diào)速控制。SPWM控制可采用微機軟件實現(xiàn)或大規(guī)模PWM集成塊實現(xiàn)。采煤機上廣泛采用微機軟件實現(xiàn)。四、開關(guān)磁阻調(diào)速電動機原理開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(簡稱SRD)主要由開關(guān)磁阻電動機〔簡稱SRM〕、功率變換器、轉(zhuǎn)子位置檢測器和控制器組成。第三節(jié)電牽引系統(tǒng)開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(簡稱SRD)是80年代推出的新型無級變速系統(tǒng)，主要由開關(guān)磁阻電動機(簡稱SRM)、功率變換器、轉(zhuǎn)子位置檢測器和控制器組成。第四節(jié)鏈牽引機構(gòu)牽引鏈3繞過自動鏈輪1和導(dǎo)向鏈輪2，兩端分別固定在保送機上下機頭的拉緊安裝4上。自動鏈輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過牽引鏈與自動鏈輪嚙合驅(qū)動采煤機沿任務(wù)面挪動。自動鏈輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，牽引鏈從右段繞入——左段鏈拉力F1，右段鏈拉力F2，采煤機牽引力F=F2-F1采煤機F力作用下，抑制阻力向右挪動。當(dāng)自動鏈輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，采煤機向左挪動。第四節(jié)鏈牽引機構(gòu)根據(jù)鏈輪安裝位置不同，分立式鏈輪和程度鏈輪。立式鏈輪吐鏈方便，程度鏈輪的牽引鏈容易堆積，呵斥牽引鏈在鏈輪處被卡死，冒落矸石易進入程度鏈輪，產(chǎn)生嚴重磨損和脫鏈景象——廣泛采用立式鏈輪。鏈牽引特點：①強度高，承載才干大，滿足采煤機增大牽引力和提高牽引速度的要求。②鏈牽引依托鏈輪齒和鏈環(huán)相嚙合，任務(wù)較可靠。③牽引鏈運用壽命長，普通可用6個月以上。斷鏈后用銜接環(huán)銜接，非常方便。④牽引鏈節(jié)距較大，當(dāng)鏈輪作等速運轉(zhuǎn)時，牽引鏈相對鏈輪的挪動周期性變化→產(chǎn)生動載荷。第四節(jié)鏈牽引機構(gòu)牽引鏈的固定與張緊牽引鏈經(jīng)過緊鏈安裝固定在保送機兩端。緊鏈安裝產(chǎn)生的初拉力可使牽引鏈拉緊，并可緩和因緊邊鏈轉(zhuǎn)移到松邊時彈性收縮而增大緊邊的張力。牽引鏈緊鏈安裝：彈簧緊鏈安裝和液壓緊鏈安裝。第四節(jié)鏈牽引機構(gòu)1-牽引鏈；2-導(dǎo)向鏈輪；3-液壓缸；4-截止閥；5-減壓閥；6-單向閥；7-平安閥任務(wù)原理：牽引鏈1繞過導(dǎo)向鏈輪2，經(jīng)過銜接環(huán)和液壓缸3銜接采煤機向右任務(wù)，右端牽引鏈張緊力使平安閥7超越調(diào)定值→液壓缸縮回。采煤機左端牽引鏈的預(yù)緊力(初張力)由定壓減壓閥5的調(diào)定壓力值決議，并使左端液壓缸活塞桿伸出。液壓緊鏈安裝第四節(jié)鏈牽引機構(gòu)采煤機繼續(xù)向右端牽引，非任務(wù)邊張力逐漸添加，當(dāng)左端液壓缸的壓力值添加到平安閥調(diào)定值時，平安閥動作，液壓缸收縮，導(dǎo)向鏈輪2右移，用液壓缸的行程補償牽引鏈的彈性收縮——限制非任務(wù)邊張力添加。液壓緊鏈安裝優(yōu)點：非任務(wù)邊堅持恒定張力，初張力(預(yù)緊力)大小由定壓減壓閥調(diào)定值決議。任務(wù)過程中非任務(wù)邊張力由平安閥整定值決議。采煤機向強力化、重型化及大傾角開展，裝率增大到2000kW，牽引力到達600～1000kN——牽引鏈不能滿足要求，且牽引鏈一旦斷裂，其儲存的彈性能被釋放，嚴重危及人身平安→無鏈牽引機構(gòu)。第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)無鏈牽引優(yōu)點：①取消任務(wù)面牽引鏈，消除斷鏈和跳鏈傷人事故，任務(wù)平安可靠；②同一任務(wù)面可同時運用多臺采煤機，降低消費本錢，提高任務(wù)效率；③牽引速度脈動比鏈牽引小，采煤機運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)。鏈軌式雖然也是鏈條，但強度余量較大，彈性變形對牽引速度影響較?。虎軤恳Υ?，能順應(yīng)大功率采煤機和高產(chǎn)高效的需求；⑤取消鏈牽引的張緊安裝，使任務(wù)面切口縮短。對底板起伏、任務(wù)面彎曲、煤層不規(guī)那么等順應(yīng)性加強；⑥順應(yīng)采煤機在大傾角(可達54°)條件下任務(wù)，利用制動器使采煤機防滑問題得到處理。第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)問題：①加強保送機本身構(gòu)造，運用和管理中堅持平直度；②齒輪、齒軌或銷軸在嚙合傳動中傳送力很大，且起支點作用，磨損加快——材質(zhì)和熱處置要求較高，構(gòu)造上要能快速改換；③為順應(yīng)采煤機在推移中程度和垂直方向的傾斜，仍能保證正確的嚙合，在銷軸座或齒軌之間的銜接方式上留意可調(diào)性，同時留意溜槽的銜接強度；④無鏈牽引機構(gòu)使機道寬度添加約100mm，提高了對支架控頂才干的要求。無鏈牽引機構(gòu)類型：齒軌式無鏈牽引機構(gòu)、銷軌式無鏈牽引機構(gòu)、鏈軌式無鏈牽引機構(gòu)。第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)一、齒軌式無鏈牽引機構(gòu)按行走輪方式不同分為銷輪-齒軌式和齒輪-齒軌式無鏈牽引機構(gòu)。銷輪-齒軌式無鏈牽引機構(gòu)齒軌分長齒軌和短齒軌。長齒軌固定在保送機擋煤板上，隨溜槽彎曲。短齒軌(調(diào)理齒軌)活裝在兩節(jié)長齒軌之間。長齒軌兩端各有橢圓形孔，短齒軌兩端的銷軸裝在此孔中。第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)二、銷軌式無鏈牽引機構(gòu)齒輪-銷軌式和鏈條-銷軌式。銷軌長度=溜槽長度/2，銷軌接口與溜槽接口相互錯開。當(dāng)溜槽在垂直方向彎曲α角時，銷軌間只彎曲α/2。第五節(jié)無鏈牽引機構(gòu)三、鏈軌式無鏈牽引機構(gòu)1-采煤機行走部；2-驅(qū)動鏈輪；3-牽引鏈；4-鏈軌架；5-擋板；6-導(dǎo)向滾輪；7-底托架采煤機行走部傳動安裝1出軸上的驅(qū)動鏈輪2與鋪設(shè)在保送機采空區(qū)側(cè)擋板或鏟煤板5內(nèi)鏈軌架4上的不等直徑不等節(jié)距牽引鏈3嚙合而驅(qū)動采煤機。與鏈輪2同軸的導(dǎo)向滾輪6支承在鏈軌架4上導(dǎo)向。第六節(jié)采煤機防滑安裝設(shè)計防滑安裝用于煤層傾角大于采煤機自滑坡度的任務(wù)面。煤礦平安規(guī)程規(guī)定，任務(wù)面傾角在15o以上時，必需有可靠的防滑安裝。無鏈牽引采煤機在全任務(wù)面滾輪一直與齒條或齒軌嚙合，且牽引部設(shè)有制動安裝，采煤機不會下滑→