连续采煤机装运机构的设计分析

张敬辉 马超

摘要：我国是生产煤炭矿产的大国，在世界煤炭产量排名上位居第一名。采煤的技术和效率对经济发展起到了极大的推动作用。本文针对连续采煤机中装运机构的设计进行了一系列分析，装运机构是连续采煤机的重要组成部分，其性能好坏直接影响整机的生产效率，本文主要从连续采煤机装运机构的设计要点几个方面展开分析，达到提升连续采煤机的工作效率和质量的目的。

关键词：连续采煤机；装运机构；设计分析

1 前言

2014全球煤炭总产量为82.31亿吨，而我国2014年煤炭产量竟高达39.74亿吨，几乎达到全球煤炭总产量的一半。随着我国经济水平不断发展，目前均已使用新型连续式采煤机等设备进行挖掘。连续式采煤机具有投资小、收益高，便于移动，施工安全的特点，为了提高连续采煤机使用的安全性，可以通过优化其装运机构的设计，提升连续采煤机工作的效率和质量。

2 装运机构的整体结构分析

2.1 连续采煤机的装运机构

连续采煤机的装运机构大致分为铲板部、传动系统和刮板输送机三大部分，在连续采煤机正常工作运行时，截割机构将煤岩进行切割处理，之后进行收集工作，再通过星轮装置进行输送，使煤岩到达铲板部中心位置，再通过链轮组件运行带动刮板链旋转，对煤岩进行最后的传输工作。当煤岩到达刮板输送机末端时，使用梭车进行装载工作，之后将煤岩从矿井内部传送至矿井外部。铲板部包含两个可浮动式的油缸，可浮动式油缸通过上下浮动，控制铲板部的上升、下降等操作，提高连续采煤机在运行时的安稳性，防止煤炭物料由于地面不平坦，从机器上颠簸掉落到地面上，造成浪费，影响连续采煤机的工作效率。刮板输送机能够实现上下左右摆动的主要原因是刮板输送机内部装有可升降、摆动的油缸，能够针对梭车停放时的不同角度进行调整，可以有效应对在卸货时受到地形因素的限制作用。

2.2 传动系统分析

包含两台电机和一台减速机，电机通过四个不同的齿轮互相传递能量，同时带动左右两边的链轮组件和星轮装置。通过采用不同的电机电源接线，使得左右两边星轮装置具有相反的旋转方向，右侧逆时针旋转，而左侧顺时针旋转，电机不需要进行分向旋转，使整体操作在一次工作中完成，从而能够有效提升传动系统的工作效率，进而提升连续采煤机的工作效率。

3 铲板部和刮板输送机设计结构的要点

3.1 铲板部设计结构的要点

铲板部主要由铲板、装运电机、装运减速器、星轮、链轮组件组成。该部件具有运转平稳、连续装煤、工作可靠、故障率低等特点。装载机构的左右减速器对称地布置在铲板两侧，分别由2台37kw交流电机驱动。每台减速器有2路输出：一路输出到铲板上的星轮，带动星轮转动装载煤岩等物料；一路输出至链轮组件为中间输送机的动力源。铲板部安装在连续采煤机的前端，通过1对销轴铰接于主机架上，在铲板油缸的作用下，铲板可绕销轴上下摆动，最大抬起量为500 mm。当机器截割煤岩时应使铲板前端紧贴底板，以增强机器的截割稳定性。铲板具有浮动功能，当铲板在铲板油缸的浮动行程范围内浮动时，前端遇到向上的阻力时，铲板会在蓄能器的作用下抬高；而当前端悬空时，铲板又会在自身重力作用下降低，直到接触底板使底板的支撑力、油缸的支撑力与铲板重力达到平衡。此功能使铲板可自动适应底板的凹凸路况，实现沿巷道底板漂浮，而不会使铲板铲入采煤底板轮廓线内。

在对铲板部进行设计时，应该注意铲板部的上表面和下表面存在差异，截割头卧底在横扫时的运动轨迹，决定了铲板本体上表面的外形；而下表面的外形受到地隙和接近角的限制，同时要求铲尖必须与土地表面相接触。在对左右星轮进行装配时应当注意，两边星轮相应的水平转角位置应存在角度差异，其交错角度大约为60°，这样设计主要是为了让左右滑靴能够轮流交替到达输送机位置。在选取驱动链轮时，使用的是非标准化的双节距四尺链轮，要求链轮端面的齿型能够互相咬合，使两个圆弧变成一条直线，通过直线链接两齿的形间。而且在连续采煤机工作时有着明确的要求，即在工作运行时铲板必须时刻与地板相贴紧，避免发生意外事故，这时就突出铲板结构中升降油缸浮动功能的重要性。由于升降油缸的浮动功能能够有效控制浮煤的收集工作，避免连续采煤机在上坡挖掘时底板与地面产生摩擦，影响连续采煤机的工作效率，而且底板长时间与地面摩擦会造成底板的磨损，长时间的磨损会损坏连续采煤机的底板，进一步影响连续采煤机的工作效率。由于连续采煤机截煤时要求铲板始终紧贴底板，因此铲板升降油缸还应具有浮动功能，这样既可以很好地收集浮煤，上坡又不至于啃底板。

3.2 刮板输送机的设计要点

刮板输送机理论生产能力一定要比铲板部理论生产能力大，不然就会产生堆料现象。运行刮板链的空腔应平稳过渡，以避免链条堵塞现象。

张紧油缸、弹簧和从动轮组成了张紧补偿装置。输送机摆尾时所产生的张紧量由该装置进行补偿，张紧油缸为单作用缸，弹簧可以快速响应，从而首先补偿张紧量。如图一所示

3.3 连采机装运齿轮箱设计要点

连续采煤机具有装载、运输能力大、易压煤的特点。因此，电力驱动是首选。考虑到维护和通用性，第一个国内连续采煤机装料机构采用电动传动、装卸联动的形式。因此，有必要设计一种合适的单输入双输出加载齿轮箱。

载运齿轮箱安装在连续采煤机铲板下方。空间狭小多变，传统的布局已不能满足要求。通过对进口同类齿轮箱结构特点的消化和吸收，设计了输入输出锥齿轮和中间行星齿轮的结构。输出锥齿轮由两个小锥齿轮和三个大锥齿轮驱动，大锥齿轮加载输出，小锥齿轮运输输出，实现单输入双输出。

4 连续采煤机工艺

根据运煤方式，连续采煤机的工艺系统可以分为两种。其一是连续采煤机-桥式转载机-万向接长机-带式输送机；其二是连续采煤机-转载破碎机-帶式输送机。这两种工艺当中，前者是连续运输的工艺系统，十分适用于薄煤层；而后者是间断运输的工艺系统，则更加适用于中厚煤层。在掘进的过程中，连续采煤机需要和锚杆机平行作业，首先连续采煤机需要在A运输巷落煤，再通过装载机将煤装入连续采煤机后部梭车之中，由梭车运入到破碎机，将大煤块打碎，均匀地运送到B运输巷再将其运出。在作业过程中，锚杆机需要在A运输巷内对顶板进行支护工作，一般顺序为定位、钻眼、安装锚杆，从而保证道路通畅。

5 结语

连续采煤机装运结构在设计上具有精细化、复杂化等特点，是一种技术较为先进、结构优化的装运装置。其设计是一个较为繁琐的过程，可以分为铲板部结构设计与刮板输送机结构设计，不同部分的存在不同的工作原理以及设计方式，因此要对连续采煤机装运机构有整体了解，并且可以左到不同机构分开设计。具体方案设计时，要充分考虑到每一个细节，这样才能做到事半功倍的效果。

参考文献

[1]周成军.连续采煤机双向截割工艺研究及其应用[J].煤炭工程，2018，50（10）：92-95.

[2]张波，张强，高顺武.连续采煤机装运机构的设计[J].煤矿机械，2015，36（02）：167-168.

（作者单位：三一重型装备有限公司）