CN102536226A

CN102536226A - 一种叠加臂三滚筒大采高采煤机

Info

Publication number: CN102536226A
Application number: CN2012100334018A
Authority: CN
Inventors: 闫振东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，主要包括呈长方形的机身总成、摇臂装置、割煤滚筒、牵引部、电气控制系统、液压控制系统、回转部、掘进机式截割部及顶割煤滚筒等；回转部设置在机身总成的顶部，掘进机式截割部安装在回转部上，顶割煤滚筒转动连接在掘进机式截割部末端。左右割煤滚筒在摇臂装置的带动下共同截割回转部高度以下煤体；顶割煤滚筒通过控制上调高油缸伸缩实现掘进机式截割部升降截割回转部高度以上部分煤体，顶割煤滚筒的运行轨迹都为一条弧线。由于截割同等厚度的煤层采用了三个割煤滚筒，三个滚筒直径将比较小，使制造工艺简单、生产成本低、同时增加了对煤层变化的适应性。

Description

一种叠加臂三滚筒大采高采煤机

技术领域

本发明属于一种采矿机械技术领域，特别是一种涉及用于长壁工作面开采的叠加臂三滚筒大采高采煤机。

背景技术

目前，用于长壁工作面开采的传统双滚筒采煤机包括行走部、机身部及铰接于机身部上的截割部。上述截割部进一步包括一端铰接于机身部，且能够绕其与机身部的铰接轴转动的摇臂，摇臂的另一端安装有割煤滚筒，割煤滚筒能够在摇臂上旋转，且割煤滚筒的外周设置有若干截割齿。调高油缸一端铰接在机身部上，另一端铰接在截割部上。在采煤机的割煤过程中，通过调高油缸伸缩控制摇臂来设定割煤滚筒的高度，并通过滚筒的旋转实现煤层切割。该采煤机设置有两个截割部，两截割部设置于机身部的近煤壁侧，且上下布置。

传统双滚筒采煤机作业模式为：当我们面向煤壁站在综采面时，通常采煤机的右割煤滚筒应为右螺旋，割煤时顺时针旋转；左割煤滚筒应为左螺旋，割煤时逆时针旋转。采煤机正常工作时，一般其前端的割煤滚筒沿顶板割煤；后端割煤滚筒沿底板割煤。

此种结构形式的采煤机技术成熟，并已经广泛使用。但随着采高的不断增大，存在以下难题：

1、体积成倍增大。以现在一次采全高的作业模式，采煤机割煤滚筒直径必须大于或等于煤层厚度的一半，割煤滚筒直径已经达到了3米以上，随着采高的继续增大，割煤滚筒、摇臂、截割电机、采煤机机身也将更加庞大。

2、能耗成倍增加。割煤滚筒直径的加大导致割煤电机功率加大，直径3米的滚筒截割电机功率已达900kW以上，采高6.2米采煤机装机功率已达到2000kW。如果割煤滚筒直径继续加大，矿井供电压力加大。

3、井下安装、运输、维护困难。现在6.2米大采高采煤机整机重量达到180吨左右，井下无论安装、运输、维护更换难度都很大。

4、成本高、价格昂贵。由于采煤机割煤滚筒直径大，与之匹配的其他部件也强度大、体积大、加工复杂、材料消耗大，造成采煤机价格昂贵，一台国内大采高采煤机达到千万元以上，国外进口大采高采煤机达到4000万元左右。

传统的双滚筒采煤机在大采高工艺下暴露出上述问题，一个根本原因在于其作业模式为前端的滚筒沿顶板割煤；后端滚筒沿底板割煤。通过两个滚筒截割煤层上、下两部的明确分工来完成，其两个滚筒直径之和大于或等于所开采煤层厚度，对全部煤体进行截割，以实现对厚煤层一次采全高。由于传统双滚筒采煤机截割高度的增大是通过加大割煤滚筒的直径来实现的，随着采高及煤层厚度的加大，割煤滚筒直径不可能无限制加大，所以传统双滚筒采煤机的厚煤层或超厚煤层开采作业模式在理论上已经不可能实现。因此，如何利用新的结构形式的采煤机及采煤工艺，解决传统双滚筒采煤机在厚煤层开采时存在的问题，更经济合理、安全高效的实现厚煤层开采成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有大采煤高度双滚筒采煤机制造工艺困难、体积庞大、能耗高、成本高、适应性差的缺点，提供一种用于长壁工作面开采，在小滚筒直径、低功耗的前提下，适应较高采煤高度范围的叠加臂三滚筒大采高采煤机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，包括呈长方形的机身总成、摇臂装置、割煤滚筒、牵引部、电气控制系统、液压控制系统及辅助装置；所述摇臂装置安装在机身总成左右两侧面，割煤滚筒转动连接在摇臂装置末端；所述牵引部设置在机身总成体内和下面；所述液压控制系统、电气控制系统、辅助装置都设置在机身总成体内；其特点是还包括回转部、掘进机式截割部及顶割煤滚筒；所述回转部设置在机身总成的顶部，掘进机式截割部安装在回转部上，顶割煤滚筒转动连接在掘进机式截割部末端。

所述回转部包括回转基座、轴承、回转油缸、回转油缸基座与回转体；所述回转基座固定安装在机身总成顶部，回转花键轴和轴承安装在回转基座内部，并通过花键轴与回转体连接在一起；其中：所述回转体设有回转油缸铰接耳、掘进机式截割部铰接耳、上调高油缸底座铰接耳；回转油缸基座固定安装在机身总成顶部两侧，两根回转油缸缸体分别通过销子固定安装在两个回转油缸基座上，回转油缸的活塞杆固定安装在回转体上的回转油缸铰接耳；通过控制回转油缸的伸缩来调整回转体在机身总成顶部旋转, 其旋转角β小于180°；

所述掘进机式截割部通过销子铰接在回转部回转体上的掘进机式截割部铰接耳上。上调高油缸的缸体铰接在回转部回转体上的上调高油缸底座铰接耳上，活塞杆铰接在掘进机式截割部上；通过控制上调高油缸的伸缩来调整掘进机式截割部的上下摆动，其摆动幅角小于90°。

所述掘进机式截割部，包括截割电机、齿轮减速器、悬臂段、截割部壳体，掘进机式截割部末端的齿轮减速器的输出轴上安装顶割煤滚筒；所述截割电机提供动力，通过齿轮减速器传递扭矩，带动上顶割煤滚筒进行截割。

所述在机身总成左右的割煤滚筒在摇臂装置的带动下共同截割回转部高度以下煤体；在机身总成顶部的顶割煤滚筒通过控制上调高油缸伸缩实现掘进机式截割部升降截割回转部高度以上部分煤体，顶割煤滚筒的运行轨迹都为一条弧线。

本发明具有突出实质特点和显著效果是：

1、利用小直径割煤滚筒达到大采高的目的。

2、通过增加机身总成顶部上割煤滚筒，增加了调高范围，利用小割煤滚筒的摆动截割达到大割煤滚筒截割水平的目的。

3、能耗显著下降。滚筒直径变小，降低了截割阻力和截割扭矩，大大降低截割电机的功率，同时与之配套的各种电器设备等级要求降低，能耗大幅度降低，降低了煤炭生产成本。

4、井下安装、运输、维护方便。滚筒直径变小，使得整机结构更加紧凑，重量大大降低，总重约50吨左右。

5、成本明显降低。滚筒直径变小，使得采煤机截割机械传统系统的材料强度要求降低，加工工艺简单，制造成本较低。

6、滚筒直径的变小使得采煤机对煤层厚度变化的适应性增强，煤层适应范围大大增加。

7、采煤机功率的降低使得与之配套的各种电器设备等级要求降低，能耗大幅度降低，因而降低了煤炭生产成本。

由于截割同等厚度的煤层采用了三个割煤滚筒，三个滚筒直径将比较小，使制造工艺简单、生产成本低、同时增加了对煤层变化的适应性。可以有效解决现有大、中、小型煤矿采煤技术存在的四低（资源回收率低、产出比低、快率低、功效低）、三高（高投入、高能耗、高风险）等突出问题。

附图说明

图1是叠加臂三滚筒大采高采煤机的主视图。

图2是叠加臂三滚筒大采高采煤机的俯视图。

图3是叠加臂三滚筒大采高采煤机机身总成与回转部的主视图。

图4是叠加臂三滚筒大采高采煤机机身总成与回转部的俯视图。

图5是叠加臂三滚筒大采高采煤机回转部局部的主视图。

图6是叠加臂三滚筒大采高采煤机回转部局部的俯视图。

图7是叠加臂三滚筒大采高采煤机摇臂的主视图。

图8是叠加臂三滚筒大采高采煤机摇臂的俯视图。

图9是叠加臂三滚筒大采高采煤机掘进机式截割部的主视图。

图10是叠加臂三滚筒大采高采煤机掘进机式截割部的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图进行本发明的具体实施方式详细说明：

如图1至图2所示，一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，包括机身总成1、摇臂装置2（左、右）、割煤滚筒3（左、右）、牵引部4、电气控制系统5、液压控制系统6、辅助装置7、回转部8、掘进机式截割部9、上割煤滚筒10。左、右割煤滚筒3和上滚割煤筒10共同对全煤层进行一次采全高开采，其中：下左、右割煤滚筒3负责截割回转部高度以下煤体，上割煤滚筒10负责截割回转部高度以上煤体，且三滚筒直径之和小于所开采的煤层厚度。

1、箱体总成

如图1至图2所示，所述采煤机机身总成1呈长方形，左、右摇臂装置2安装在机身总成左右两侧面，左、右割煤滚筒3转动连接在左、右摇臂装置2末端；牵引部4设置在机身总成体内和下面；液压控制系统5、电气控制系统6、辅助装置7都设置在机身总成体内；所述回转部8设置在机身总成的顶部，掘进机式截割部9安装在回转部上，顶割煤滚筒10转动连接在掘进机式截割部末端。2、截割机构

如图3至图4所示，所述采煤机机身总成1（左）侧铰接有（左）摇臂装置2，（左）调高油缸21一端铰接于箱体总成，另一端铰接于（左）摇臂装置2，所述（左）摇臂2装置的末端转动连接有左割煤滚筒3，通过控制（左）调高油缸21伸缩来调整（左）割煤滚筒3的割煤高度。

如图5至图6所示，所述机身总成顶部设有回转部8，主要包括回转基座81、轴承82、回转油缸83、回转油缸基座84及回转体85。回转基座固定安装在机身总成顶部，回转花键轴和轴承安装在回转基座内部，通过花键轴与回转体连接在一起。回转体85设有回转油缸铰接耳851、掘进机式截割部铰接耳852、上调高油缸底座铰接耳853。回转油缸基座固定安装在机身总成顶部两侧，两根回转油缸缸体分别通过销子固定安装在两个回转油缸基座上，回转油缸的活塞杆固定安装在回转体上的回转油缸铰接耳851。通过控制回转油缸的伸缩来调整回转体在机身总成顶部旋转, 其旋转角β小于180°。

如图7和图8所示，所述（左）摇臂装置2集成截割功能，主要包括截割电机22、齿轮减速器23、截割臂壳体24，截割电机提供动力，通过齿轮减速器传递扭矩，带动（左）割煤滚筒进行截割。

如图1至图2所示，所述的采煤机机身右侧结构和左侧结构对称布置，连接形式完全一致。左右割煤滚筒3在摇臂装置的带动下共同负责截割回转部高度以下煤体。

按采煤机前进方向看，左、右割煤滚筒中的后部割煤滚筒沿底板割煤，前部割煤滚筒负责截割回转部高度以下，后部滚筒高度以上部分煤体，两个割煤滚筒的运行轨迹都为一条直线。

如图9和图10所示，所述掘进机式截割部9通过销子铰接在回转部回转体上的掘进机式截割部铰接耳852上。上调高油缸91的缸体铰接在回转部回转体上的上调高油缸底座铰接耳853上，活塞杆铰接在掘进机式截割部上。通过控制上调高油缸的伸缩来调整掘进机式截割部的上下摆动，其摆动幅角小于90°。

所述掘进机式截割部也集成截割功能，主要包括截割电机92、齿轮减速器93、悬臂段94、截割部壳体95，截割电机提供动力，通过齿轮减速器传递扭矩，带动顶割煤滚筒10进行截割。

该采煤机顶割煤滚筒10通过控制上调高油缸91伸缩实现掘进机式截割部升降截割回转部高度以上部分煤体，顶割煤滚筒10的运行轨迹都为一条弧线。

3、行走机构

所述行走机构共两套，分布布置在箱体总成1两侧，包括牵引电动机、齿轮传动装置、行走箱和行走齿轮；牵引电动机连接齿轮传动轴组并装于机身内，行走箱和行走齿轮位于工作面的支架侧的机身下面，并安装在工作面刮板输送机的行走齿条的上方，通过齿轮传动装置把牵引电动机的动力传至行走齿轮，使采煤机的在工作面刮板输送机上移动行走。

4、辅助装置

所述辅助装置包括拖缆装置和喷雾冷却系统。所述的拖缆装置6位于复合调高式小滚筒大采高采煤机的机身后部，用于连接采煤机供电电缆；所述的喷雾冷却系统位于复合调高式小滚筒大采高采煤机的摇臂顶部，割煤过程中喷雾系统可降低工作面空气的煤尘含量，减少煤尘对职工身体的危害，同时冷却系统可对切割头式短壁采煤机的电机系统进行冷却，降低电机系统损耗率。

5、液压控制系统

所述液压控制系统包括油箱、油泵、各个油缸和控制阀等。液压系统的油箱和油泵位于采煤机机身中的后部，为复合调高式小滚筒大采高采煤机各个工作机构的旋转、摆动提供动力。

6、电气控制系统

所述电气控制系统包括变频器、电控箱。变频器、电控箱装于复合调高式小滚筒大采高采煤机的机身内。

Claims

1.一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，包括呈长方形的机身总成（1）、摇臂装置（2）、割煤滚筒（3）、牵引部（4）、电气控制系统（5）、液压控制系统（6）及辅助装置（7）；所述摇臂装置安装在机身总成左右两侧面，割煤滚筒转动连接在摇臂装置末端；所述牵引部设置在机身总成体内和下面；所述液压控制系统、电气控制系统、辅助装置都设置在机身总成体内；其特征在于：还包括回转部（8）、掘进机式截割部（9）及顶割煤滚筒（10）；所述回转部设置在机身总成的顶部，掘进机式截割部安装在回转部上，顶割煤滚筒转动连接在掘进机式截割部末端。

2.根据权利要求1所述的一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，其特征在于：所述回转部（8）包括回转基座（81）、轴承（82）、回转油缸（83）、回转油缸基座（84）与回转体（85）；所述回转基座固定安装在机身总成顶部，回转花键轴和轴承安装在回转基座内部，并通过花键轴与回转体连接在一起；其中：所述回转体设有回转油缸铰接耳（851）、掘进机式截割部铰接耳（852）及上调高油缸底座铰接耳（853）；回转油缸基座固定安装在机身总成顶部两侧，两根回转油缸缸体分别通过销子固定安装在两个回转油缸基座上，回转油缸的活塞杆固定安装在回转体上的回转油缸铰接耳；通过控制回转油缸的伸缩来调整回转体在机身总成顶部旋转；

所述掘进机式截割部通过销子铰接在回转部回转体上的掘进机式截割部铰接耳上；上调高油缸（91）的缸体铰接在回转部回转体上的上调高油缸底座铰接耳上，活塞杆铰接在掘进机式截割部上；通过控制上调高油缸的伸缩来调整掘进机式截割部的上下摆动。

3.根据权利要求1所述的一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，其特征在于：通过控制回转油缸的伸缩来调整回转体在机身总成顶部旋转, 其旋转角β小于180°.。

4.根据权利要求1所述的一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，其特征在于：通过控制上调高油缸的伸缩来调整掘进机式截割部的上下摆动，其摆动幅角小于90°。