V某煤礦綜采工作面采煤機(jī)選型案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u27591某煤礦綜采工作面采煤機(jī)選型案例分析 125080第1章引言 272241.1研究背景 2308511.2設(shè)計(jì)參數(shù) 218192第2章采煤機(jī)選型 3212002.1采煤機(jī)性能參數(shù)的確定 3178472.1.1滾筒直徑的選擇 3143952.1.2截深的選擇 356212.1.3滾筒轉(zhuǎn)速及截割速度 3225672.1.4最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 3199352.1.5 截割時(shí)的牽引速度及生產(chǎn)率 432002.1.6裝機(jī)功率 6131092.1.7牽引力 744762.2初選采煤機(jī) 7207092.2.1采煤機(jī)噴霧供水裝置 8第1章引言1.1研究背景煤炭行業(yè)不僅是目前我國重要的綠色能源之一,目前以及未來很長一段時(shí)間也是推動我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要生產(chǎn)支柱。煤炭工業(yè)發(fā)展是我們這個(gè)國家長期經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的重要基礎(chǔ),機(jī)械電器設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代,并且井下的供電線路設(shè)施也逐漸被淘汰,所以經(jīng)濟(jì)而合理的設(shè)計(jì),從而引進(jìn)新的機(jī)械設(shè)備是很有必要的,同時(shí)也必須要做到安全可靠的進(jìn)行工作面采區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)施布置,所以對煤礦工作面采取設(shè)備選型以及供電設(shè)計(jì)是具有非常重要的意義的。1.2設(shè)計(jì)參數(shù)（一）工作面概況煤層傾角：1-3°，煤層厚度2.50m-4.00m，平均厚度3.20m，綜采工作面的設(shè)計(jì)截深為700mm，采區(qū)回采率取95％。工作面長度300m，推進(jìn)長度2520m，原煤密度1.32t/m3，走向長壁綜合機(jī)械化采煤法，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量300萬噸/年。（二）瓦斯、煤塵及煤層自燃發(fā)火情況瓦斯：低瓦斯礦井。煤塵：有煤塵爆炸危險(xiǎn)。煤的自燃：屬易自燃煤層。（三）圍巖特性煤層為中厚煤層，頂板巖性主要為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，局部為細(xì)粒砂巖，為2類直接頂，基本頂Ⅱ級。底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。（四）礦井工作制度年工作日330天，每天四班作業(yè)，其中三班生產(chǎn)，一班檢修，每天凈提升時(shí)間16h。第2章采煤機(jī)選型2.1采煤機(jī)性能參數(shù)的確定2.1.1滾筒直徑的選擇本設(shè)計(jì)選用雙滾筒采煤機(jī)。滾筒直徑應(yīng)大于最大采高的一半，一般可按D=（0.52－0.6）選取，采高小時(shí)取大值，采高大時(shí)取小值，滾筒直徑的選擇：(2.1)因?yàn)槟壳暗碾p滾筒采煤機(jī)滾筒的直徑系列化，所以滾筒直徑選擇標(biāo)準(zhǔn)直徑系列的數(shù)值。根據(jù)計(jì)算選取滾筒直徑D為2.00m。2.1.2截深的選擇本設(shè)計(jì)選取截深為0.7m。2.1.3滾筒轉(zhuǎn)速及截割速度根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為滾筒采煤機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在30～50轉(zhuǎn)/分比較合適。本設(shè)計(jì)取40轉(zhuǎn)/分。計(jì)算出截割速度 (2.2)式中：—截割速度，m/s；D—滾筒直徑，m；n—滾筒轉(zhuǎn)速，r/min。根據(jù)式（2.1）計(jì)算出截割速度為4.19m/s。2.1.4最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率與采煤機(jī)有效開動率有關(guān)，我國平均水平在40%左右，設(shè)計(jì)取正常開動率40%。計(jì)算最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率：(2.3)式中：—采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，t/h；W—采煤機(jī)工作面的日平均產(chǎn)量，t/h；0.4—有效開機(jī)率。計(jì)算得出946.97t/h。2.1.5 截割時(shí)的牽引速度及生產(chǎn)率1.根據(jù)采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率決定的牽引速度(2.4)式中：—采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，t/h；H—采煤機(jī)平均采高，m；B—采煤機(jī)截深，m；—煤的實(shí)體密度，根據(jù)式（2.3）計(jì)算得出5.34m/min2.按截齒最大切削厚度決定的牽引速度當(dāng)一個(gè)采煤機(jī)正在進(jìn)行滾筒截面切割的工作過程中,滾筒需要使用一定的軸向轉(zhuǎn)速對其進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn),與此同時(shí)每當(dāng)采煤機(jī)又以一定的軸向牽引力和運(yùn)行時(shí)的速度沿著滾筒工作面板的方向快速進(jìn)行了角度移動,此時(shí)整個(gè)滾筒的內(nèi)部切削材料厚度就已經(jīng)呈現(xiàn)出了一個(gè)月牙的角度規(guī)律性移動變化。截齒的最大長度切削面的長度正好應(yīng)該是在一個(gè)月牙狀中部，可以用下式（2.5）來計(jì)算(2.5)式中：—截齒最大切削厚度，mm；v—采煤機(jī)的牽引速度，m/min；m—滾筒一條截線上安裝的截齒數(shù)；n—滾筒的轉(zhuǎn)速，r/min。從式（2.5）中可以得出，所以當(dāng)m、n分別決定了進(jìn)入后,與v是成正比,v越大則就會變得更加巨大,當(dāng)m和n都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了齒座上截牙延伸出來的長度,就有可能會導(dǎo)致使齒座以及螺旋槳等葉片也都參與了進(jìn)行截割,就有可能會導(dǎo)致截割的阻力和功率急劇地增大,同時(shí)還有可能會直接導(dǎo)致齒座的磨損嚴(yán)重。為了有效地盡量避免以上的兩種情形同時(shí)出現(xiàn),就得明確要求煤機(jī)截齒的延伸長度大小應(yīng)該必須是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤機(jī)截齒座的延伸長度到煤機(jī)齒座的規(guī)定長度70%,按照以上的計(jì)算條件就已經(jīng)完全可以精確計(jì)算出并得出每臺立式采煤機(jī)的運(yùn)行牽引轉(zhuǎn)矩和煤機(jī)運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)速度,按照以上的要求就可以得出采煤機(jī)的牽引速度：(2.6)式中：0.7是采煤機(jī)截齒在齒座上伸出長度的70％，取45mm。我國國產(chǎn)徑向截齒為44~55mm，切向截齒為41~52mm。煤的堅(jiān)固性系數(shù)f以及截割阻抗大的時(shí)候取小值。根據(jù)式（2.5）計(jì)算得出=5.4m/min。3.按液壓支架推移速度決定的牽引速度一般來說,支架的整個(gè)牽引動力推移橫向移動運(yùn)行速度都是需要達(dá)到大于我們整臺大型采煤機(jī)放在支架上的牽引橫向推移移動速度的時(shí)候比較好,這樣的話也就能夠可以有效的的保證我們整臺大型采煤機(jī)的安全正常進(jìn)行生產(chǎn)。截割時(shí)候的牽引速度v應(yīng)該根據(jù)上面敘述三個(gè)方面的情況綜合來考慮分析后來確定，v的最大值應(yīng)該等于或者是大于，但是應(yīng)該小于，并且與相互協(xié)調(diào)。綜上所述，可以得出采煤機(jī)的牽引速度為=5.35m/min。采煤機(jī)的工作條件的不同，所以生產(chǎn)率也就會不同，其計(jì)算公式為：(2.7)式中：Q—生產(chǎn)率，t/h；H—工作面平均采高，m；B—截深，m；—采煤機(jī)截割時(shí)的牽引速度，m/min；—煤的實(shí)體密度，t/。根據(jù)式（2.6）可以計(jì)算出Q=949.13t/h。2.1.6裝機(jī)功率采煤機(jī)使用設(shè)備的輸出電動機(jī)總有效輸出功率被統(tǒng)稱為裝機(jī)功率。采煤發(fā)電機(jī)大多數(shù)裝機(jī)功率都是專門用于裝載燃料和截煤,只有少數(shù)的功率是專門用于牽引。由于采煤機(jī)在動力裝載和物料截割的工作過程中，有很多各方面的影響因素受到影響,所以其需要用的電動機(jī)輸出功率的變化大小,用很多理論上的方法很難對其進(jìn)行精準(zhǔn)化的計(jì)算,常常被拿來用各種類比的算法或是比較機(jī)能耗的算法方式來對其進(jìn)行精準(zhǔn)估算。如果能夠運(yùn)用比率和能耗的方法理論來準(zhǔn)確估算采煤電動機(jī)的使用功率,是根據(jù)目前采煤機(jī)的能量生產(chǎn)率和比率及能耗所用實(shí)驗(yàn)室的資料數(shù)量來綜合進(jìn)行確定的,比率和耗能如果能夠確定合適,計(jì)算的平均值就比較合理。根據(jù)下述公式（2.7）可以計(jì)算出采煤機(jī)截割時(shí)的比能耗。(2.8)式中：—煤層截割比能耗，/t；—被截割煤層的截割阻抗，取210；A—基準(zhǔn)煤截割阻抗，取190N/mm；—基準(zhǔn)煤的比能耗，取0.39。根據(jù)式（2.7）計(jì)算可得=0.43。本次設(shè)計(jì)采用的是雙滾筒采煤機(jī)，所以后滾筒的截割比能耗為：(2.9)式中：—后滾筒工作條件系數(shù)，取0.8。根據(jù)式（2.8）計(jì)算可得=0.34。雙滾筒采煤機(jī)所需電機(jī)功率為(2.10)式中：—功率利用系數(shù)，采煤機(jī)用一臺電機(jī)驅(qū)動，取0.9；—功率水平系數(shù)，取0.95。根據(jù)式（2.9）計(jì)算可得N=478.11KW。2.1.7牽引力查表可得采煤機(jī)牽引力的范圍為350~580KN。故本設(shè)計(jì)取牽引力為370KN。2.2初選采煤機(jī)通過采高，滾筒直徑，截深，生產(chǎn)率，電機(jī)功率，及牽引速度，牽引力初步選擇采煤機(jī)型號為MG300/700-WD采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表2.1。表2.1采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)表采煤機(jī)型號MG300/700-WD采高（m）截深（m）適應(yīng)傾角滾筒直徑（m）滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）牽引力（KN）牽引速度（m/min）機(jī)面高度（mm）裝機(jī)功率（kW)電壓(V)機(jī)重（t）2.0~4.50.8≤16°2.0040580~3500~7.7~12.81560~19207001140492.2.1采煤機(jī)噴霧供水裝置在采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)中，噴咀的數(shù)量選擇應(yīng)使一定水壓下的總流量等于計(jì)算耗水量(2.11)式中：—耗水的量，L/min；—采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力，t/min；—單位耗水量，L/t。(2.12)式中：Q—采煤機(jī)的割煤能力，t/h；—采煤機(jī)理論連續(xù)工作系數(shù)，一般=0.5~0.7；—采煤機(jī)在實(shí)際連續(xù)工作系數(shù)，一般=0.6~0.65。根據(jù)式（2.11）可得=0.6×0.6×949.13=341.69t/h。不同煤層條件下的單位耗水量見表2.2。所以可得=199.15L/min。表2.2不同煤層單位耗水量表采用噴霧的煤層條件單位耗水量（L/t）無煙煤20~25煙煤層厚