陶淑清

MG250/590采煤機(jī)在大傾角工作面的改進(jìn)

陶淑清①

(龍煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司鶴崗分公司興安煤礦)

M G250/590W采煤機(jī)是多電機(jī)橫向布置,可以實現(xiàn)電牽引與液壓牽引互換。和縱向布置采煤機(jī)相比,具有很多優(yōu)點(diǎn)。為適應(yīng)興安礦綜采工作面的大傾角,改變了采煤機(jī)原設(shè)計的技術(shù)參數(shù),通過在該礦大傾角工作面的使用,平均日產(chǎn)原煤1 930 t,最高日產(chǎn)2 800 t,效果顯著。目前,國內(nèi)外對大傾角綜采工作面(傾角大于35°)的采煤機(jī)還處在探索階段,根據(jù)興安礦大傾角工作面的自然條件及使用采煤機(jī)的經(jīng)驗：對M G250/590W采煤進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),使其牽引力增加了10 t,能較好地適應(yīng)該礦大傾角綜采工作面,為大傾角采煤機(jī)的設(shè)計選型,提供了參考。困繞該礦多年的綜采大傾角工作面采煤機(jī)牽引力不足的問題得到了解決。

多電機(jī)橫向布置采煤機(jī);大傾角綜采工作面;牽引力;技術(shù)改進(jìn)

1 MG250/590采煤機(jī)概述

M G250/590采煤機(jī),是雞西煤礦機(jī)械有限公司開發(fā)研制的多部電動機(jī)橫向布置新一代大功率液壓牽引采煤機(jī)。主要特點(diǎn)：電動機(jī)橫擺,可實現(xiàn)電液互換。主要由液壓傳動部及電機(jī)部、左牽引部、左右截割部、左右行走箱、左右滾筒、冷卻噴霧系統(tǒng)、機(jī)外油管組、支承組件和拖纜裝置等,共計13個部件組成。

采煤機(jī)工作原理：采煤機(jī)由煤壁側(cè)(硬幫)的兩組支組件和老塘側(cè)(軟幫)的兩只導(dǎo)向滑靴分別支撐在工作面刮板運(yùn)榆機(jī)的鏟煤板和銷排上,通過左右行走箱中的行走擺線輪與運(yùn)輸機(jī)銷排嚙合,使采煤機(jī)沿工作面刮板運(yùn)輸往復(fù)行走,實現(xiàn)采煤機(jī)左右牽引,同時截割部電動機(jī)通過截割機(jī)械傳動鏈直接帶動滾筒旋轉(zhuǎn),完成落煤和裝煤作業(yè)。

2 M G250/590采煤機(jī)改進(jìn)可行性論證

采煤機(jī)高速發(fā)展的當(dāng)今,已被無鏈牽引采煤礦機(jī)取代,電牽引采煤機(jī)以事故率低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),將要取代液壓牽引采煤機(jī)已成必然趨勢。

M G250/590W采煤機(jī)是在MG150/375采煤機(jī)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,增大電機(jī)容量,重新設(shè)計技術(shù)參數(shù),在技術(shù)性能上可以彌補(bǔ)以上采煤機(jī)的不足,還可以實現(xiàn)電牽引與液壓牽引。根據(jù)廠方提供的信息,龍煤礦業(yè)集團(tuán)興安礦對使用M G200/490W采煤機(jī)的鄭煤集團(tuán)裴溝煤礦及義馬煤電集團(tuán)的耿村煤礦進(jìn)行調(diào)研。

通過調(diào)研,鄭煤集團(tuán)裴溝礦為三軟煤層,傾角較小,義煤集團(tuán)耿村礦傾角不大,但煤質(zhì)較硬 f=2,在興安礦的地質(zhì)條件下,對采煤礦機(jī)上行牽引割煤時的牽引力進(jìn)行估算：

采煤機(jī)受力分析：

式中：

F—采煤機(jī)上行牽引力;

Px和 Px′—上下滾筒的推進(jìn)阻力,其作用方向與采煤機(jī)牽引速度方向相反;

Py和 Py′—作用在滾筒圓周上的截割阻力,其作用方向與滾筒的轉(zhuǎn)向相反;

Pz和 Pz′—由于螺旋滾筒受到裝煤和割煤引起的軸向力、特別是滾筒的推進(jìn)阻力 Px、Px′和牽引力不是沿同一條直線作用,因而使采煤機(jī)形成轉(zhuǎn)動的扭矩,因此,采煤機(jī)煤壁側(cè)(硬幫)滾輪,老塘側(cè)(軟幫)導(dǎo)向滑靴受到側(cè)向力;

G—采煤機(jī)重量,t,取42;

NAY、NBY—運(yùn)輸機(jī)溜槽對采煤機(jī)通過導(dǎo)向滑靴的支持力;

NCY、NDY—運(yùn)輸機(jī)鏟板對采煤機(jī)通過承組件的支持力;

f—采煤機(jī)支承組件,導(dǎo)向滑靴與鏟板和溜槽的摩擦系數(shù);

T—采煤機(jī)拖移電纜、水管的阻力;

Q—采煤仰、俯采時導(dǎo)靴作用在銷排上的壓力;

fo—導(dǎo)靴與銷排的摩擦系數(shù)。

上式可歸納為：

式中：

F1+F2—滾筒推進(jìn)阻力。通過對M G2×300及M G2×375采煤機(jī)(滾筒d1.8 m),在上行割煤時壓力進(jìn)行計算約為15～20 t。

F3—拖移電纜水管力與仰俯采時及采機(jī)扭曲時附加阻力,拖移電纜水管力約為6 t,仰俯采及采機(jī)附加阻力約為4 t。

M G250/590W采煤機(jī)設(shè)計牽引力為55 t,相差7 t。

通過以上計算,M G250/590W采煤機(jī)牽引力不足。在興安礦的地質(zhì)條件下使用MG250/590W采煤機(jī)必須增大采煤礦機(jī)的牽引力。

采煤機(jī)增大牽引力有兩種方法：

1)不改變牽引速度,增大液壓及電動機(jī)功率即增大主油泵流量及提高液壓系統(tǒng)的壓力。因采煤機(jī)液壓牽引部已經(jīng)定型,更換大流量主油泵需改變牽引部設(shè)計尺寸,因此非常困難。

提高系統(tǒng)壓力：

根據(jù)公式：

式中：

F—牽引力,k N;

Mm—馬達(dá)輸出扭矩,N·m;

i—為牽引總傳動比,取336.84;

ηmm—馬達(dá)機(jī)械效率,取0.95;

ηmi—牽引齒輪傳動總效率,取0.86;

ηmx—擺線輪與銷軌傳動的機(jī)械效率,取0.95;

Z—擺線輪齒數(shù),取13;

t—銷軌節(jié)矩,m,取0.125;

q—馬達(dá)排量,mL/r,取107;

ΔP—馬達(dá)壓差,MPa;

P0—背壓,MPa,取2; Pa=17.66 MPa

P=ΔP+P0=17.66+2=19.66 MPa

因采煤機(jī)液壓牽引壓力設(shè)計最高壓力為19 MPa,增大牽引壓力也不可取。

2)降低采煤機(jī)的牽引速度,增大液壓馬達(dá)的排量及增大機(jī)械傳動比,增大采煤機(jī)牽引力。即由ZM 125馬達(dá)替換A2F107馬達(dá)。

牽引力：

牽引速度的計算：

式中:

n—擺線行走輪轉(zhuǎn)速,r/min;

Vmax—最大牽引速度,m/min;

t—銷排節(jié)距,m,取0.125

式中：

Q—主泵理論流量,L/min,取262.54;

m—并聯(lián)馬達(dá)數(shù)量,取2;

i—牽引總轉(zhuǎn)動比,取336.84;

q—馬達(dá)排量,L/r,取0.125;

ηvp—主油泵的容積效率,取0.92;

ηvm—馬達(dá)的容積效率,取0.95;

計算液壓功率：

式中：

Q—主油泵流量,L/min,取262.54

因牽引電機(jī)同時帶動調(diào)高泵及輔助泵,調(diào)高泵為XB12.5,壓力為18 MPa。輔助泵為 YBC45/160,流量為45 L/min,壓力為3 MPa。調(diào)高泵輸入功率：

輔助泵輸入功率：

總輸入功率：

式中：

ηz—主泵機(jī)械效率為0.95;

ηt—調(diào)高泵機(jī)械效率為0.95;

ηb—輔助泵機(jī)械效率為0.85。

因此,電機(jī)輸出功率應(yīng)為100 k W。

比較以上兩種增大采煤機(jī)牽引力的方法,可見后一種比較簡便,方案可行。

校驗采煤機(jī)生產(chǎn)能力：

式中：

H—采煤機(jī)理論生產(chǎn)能力,t/h;

h—采高,m,取3;

s—截深,m,取0.6;

Vm—工作牽引速度,m/min,取4;

ε—煤松散比,取1.3;

ρ—煤比重為,取1.4。

在興安礦與采煤機(jī)相配套的工作面運(yùn)輸機(jī)為SGZ-730/400框架運(yùn)輸機(jī),運(yùn)輸量為700 t/h,可以滿足實際生產(chǎn)需要。M G250/590W采煤機(jī)主要技術(shù)特征見表1。

表1 M G250/590W采煤機(jī)主要技術(shù)特征

3 結(jié) 論

M G250/590W采煤機(jī)通過興安礦綜采一隊在二水平南八層三、四區(qū)一分層(工作面自然要素：140 m×3 m×700 m×1.4=41萬 t,工作面平均傾角33°,最大37°)的使用,該工作面在2003年3月份投產(chǎn),4月份產(chǎn)出原煤57 911 t,平均日產(chǎn)1 930 t,最高日產(chǎn)2 800 t。M G250/590W采煤機(jī)通過技術(shù)改進(jìn),改變牽引速度,提高了采煤機(jī)爬坡能力和采煤機(jī)的利用率,加快了工作面的推進(jìn)速度,這對于興安礦煤質(zhì)自燃發(fā)火期短(自燃發(fā)火期6個月)具有重要意義。

Technical Improvement on MG250/590 Shearer in Inclined Fully Mechanized Coal Face

Tao Shu-qing

MG250/590W shearer is a multi-lateral arrangement of motor,electric traction and hydraulic pressure can be achieved traction exchange,and compared with vertical arrangement of shearer,it has many advantages.To meet big dip of the fully mechanized mining face in Xingan mine,we have changed the original design of the technical parameters of shearer,by the use of big dip of fully mechanized coal mining face in this mine,with an average daily output 1 930 tons of raw coal,the maximum daily output 2 800 t,results are obvious.At present,at home and abroad to large angle mechanized mining face(angle greater than 35°)of the shearer is still in the exploratory phase,we face big dip under the Xingan mine the natural conditions and the use of shearer’s experience ：The M G250/590W mining technological improvements to traction increased by 10 tons,could well adapt to the big dip of f ully mechanized coal face in Xingan mine,the design of large inclination shearer selection,providing a reference.The problem of insufficient traction shearer of great inclined mechanized mining face in Xingan mine for many years has been resolved.

Multi-lateral arrangement of motor shearer;Inclined f ully mechanized mining face;Traction;Technology improvement

TD421.6

B

1672-0652(2010)02-0016-04

陶淑清 女 1964年出生 1991年畢業(yè)于黑龍江省鶴崗礦務(wù)局工學(xué)院 工程師 鶴崗 154102

2009-12-22