采掘机械连续采煤机、掘进设备实习报告.doc

采掘机械实习报告实习项目:连续采煤机、掘进设备 助学院校:河南理工大学自考助学专业:机电设备与管理姓 名:徐进自考助学学号:040213201189成 绩: 指导教师签名: 河南理工大学成人高等教育2O14年 月 日目录目录2一.连续采煤机31.1工作原理31.1.1基本结构特点3二.掘进设备132.1市场前景132.1.1研究水平14三.实习的收获和建议19四.参考资料19一.连续采煤机一种可以连续采掘煤炭的机械设备，它既可以用来开掘以煤为基岩的巷道，又可作为单独的采煤机使用，在我国很多大煤矿都有使用。特别对地质条件好的巷道开掘或者对煤矿井田构造复杂的边角煤开采有得天独厚的优势。是一种值得推广的煤矿机械设备。1.1工作原理连续采煤机的工作原理与滚筒式采煤机的工作原理基本相同，仅工作方式上略有差别。连续采煤机的工作机构是横置在机体前方的旋转截割滚筒。截割滚筒上装有按一定规律排列的镐型截齿，在每一个作业循环的开始，截割机构的升降液压缸将截割滚筒举至要截割的高度位置。在行走履带向前推进的过程中，旋转的截割滚筒切入煤层一定的深度，称为截槽深度。然后行走履带停止推进，再用升降液压缸使截割滚筒向下运动至底板，即可切割出宽度等于截割滚筒长度、厚度等于截槽深度的弧形条带煤体，这就是一个循环作业切割下来的煤体。1.1.1基本结构特点连续采煤机按截割煤层厚度可分为薄、中、厚3种，按截割煤的软硬程度又可分为中等坚硬、坚硬、特坚硬3种。他们的共同特点如下:（1）多电动机独立驱动。（2）采用横轴式较长的截割滚筒。（3）截割滚筒的截齿布置较简单，截线距离较大。（4）增强截割硬煤和夹矸的能力。（5）装运机构的传动布置已定型化，输送机链条机构已标准化。（6）采用启动扭矩高的直流串激电动机驱动行走履带机构。（7）各主要传动系统多采用电动机驱动。（8）液压系统采用了齿轮油泵、多液压缸开式系统。（9）机器的自动控制、自动检测、安全装置较完善。1.1.1.1 12CM15型连续采煤机(1)12CM15型连续采煤机，是一种具有完全遥控功能的高产量连续采煤机，适用于中厚煤层。该机截割滚筒直径为1120mm（44in），截割宽度为3300mm（130in），最大截割高度为3685mm（145in），有一台宽760mm（30in）、运行速度为2.41m/s（475fpm）配有离心式装载拨盘的输送机。12CM15型连续采煤机有2台170kW（228马力）带限矩器保护的交流电动机提供动力，这2台电动机与截割臂中心线平行安装。每台截割电动机均通过内置扭矩轴同齿轮箱的齿轮相接。还有2台45kW（60马力）的装运电动机，2台37kW（50马力）的行走电动机，1台40kW（54马力）油泵电动机，1台19kW（25马力）集尘风机电动机。整机布置如图12-1所示。图12-1 12CM15型连续采煤机整机布置1-输送机摆动油缸；2-集成器风机电动；3-行走控制箱；4-行走制动器；5-行走电动；6-截割控制箱；7-装载升降油缸；8-装运电动；9-截割电动；10-输送机升降油缸；11-截割臂升降油缸；12-操作台；13-液压控制阀组；14-VDU显示器；15-JNA显示；16-液压泵；17-液压泵电机；18-稳定靴油缸；19-输送机尾部链轮；20-刮板输送机；21-输送机回转轴；22-截割滚筒；23-扒爪12CM15型连续采煤机主要有装运机构、行走机构、截割机构、液压系统、电气系统等组成。装运机构主要由驱动电动机、减速箱、装载耙爪、刮板输送机组件、输送机提升油缸、输送机摆动油缸等组成。耙爪将滚筒截割下的煤炭扒到刮板输送机上，刮板输送机再将煤炭装到运煤梭车上。行走机构主要由行走电动机、减速器、履带等组成。实现采煤机的行走、转向等动作。截割机构主要由截割电动机、截割头减速箱、截割滚筒、截割悬臂、截割油缸等组成，实现破煤和落煤 主要技术持征12CM15型连续采煤机电动机技术持征见表12-1。表12-1 12CM15型连续采煤机主要持术特征电机名称额定电压 /V额定功率 /kW（hp）冷却方式台数电流形式截割电动机1050170（227）水冷2三相交流油泵电动机105040（54）水冷1三相交流装运电动机105045（60）水冷2三相交流集成器电动机105019（25）水冷1三相交流行走电动机25037（50）水冷2直流（直流串励电动机）1）机载牵引变压器20kVA，1050V/211V，Dy接线，作为直流牵引电动机的电源。2）供电电压范围为（90%110%）UN（UN=1050V额定电压），即负载时电压不得低于945V，空载电压不得高于1115V，超过此范围将会对机器造成损坏。3）12CM15型连续采煤机，用水冷却电动机和在截割过程中降尘，供水压力不低于2Mpa（300psi），流量不低于150L/min（10imp gpm）。如果无水作业，电动机运行不得超过15min。4）12CM15型连续采煤机有3个速度档位。其中，1档为慢速，2档为中速，3档为高速。机组前进或后退均可使用3档，当机组进行原地回转时，后履带被限制在1档或2档。各档位速度见表12-2。表12-2 运行速度速度选项非截割状态截割状态反馈状态1档前进4.6m/min（15ft/min）4.6m/min04.6m/min2档前进9.1 m/min（30ft/min）9.1 m/min09.1 m/min3档前进18.3 m/min（60ft/min）18.3 m/min018.3 m/min1档后退4.6m/min（15ft/min）4.6m/min04.6m/min2档后退9.1 m/min（30ft/min）9.1 m/min09.1 m/min3档后退18.3 m/min（60ft/min）18.3 m/min018.3 m/min5）在温度低于-18（0）时不要起动机器。在-18到21（070）之间，操作机器之前，通过输送机后部升降动作，让油液溢流来对系统加热，至低达到27（80），即可进行采煤作业。机器液压油的正常工作温度范围为38到50（100120）。6）12CM15型连续采煤机主溢流阀为液压系统提供安全保护，为液压元件提供安全保护，在达到预设定的压力值时，主溢流阀将打开，释放过高的压力。主溢流阀的压力设定值为165.5bar172.4bar（2400psi2500psi）。不同液压回路的压力调定各支路溢流阀保护的不同液压回路压力调定值，见表12-3。表12-3 支路溢流阀压力设定值功能压力设定值稳定靴回路-下降194.8205.1bar（28252975psi）稳定靴回路-上升127.6134.4bar（18501950psi）输送机升降回路120.6127.5bar（17501850psi）输送机摆动回路-左和右82.789.6bar（12001300psi）装载回路100110.3bar（14501600psi）截割油缸回路-上升117.2124.1bar（17001800psi）截割油缸回路-下降151.7158.6bar（22002300psi）动力加油回路100106.9bar（14501550psi）由于稳定靴支路溢流阀的设定压力高于主溢流阀的设定值，在调整稳定靴支路溢流阀的压力设定之前，必须先调高主溢流阀的压力设定值，然后才能设置稳定靴支路溢流阀的压力设定值。调整其他油路或操作机器之前，一定要恢复主溢流阀的正常设定压力。（2）12CM15型连续采煤机电气系统12CM15型连续采煤机行走电动机的控制采用“双组6晶闸管系统型”。为了提高操作控制的灵敏性和机动性，以单片机为基础，用于左右两侧行走电动机电路的触发器，为机器直线行走提供对称的电压、线性度和反馈响应功能。触发器装在左整流器上，每个整流器与机器控制装置之间采用一种电缆插头连接，为了进行故障检查，可以交换两个整流器插头。采用一个固定变比的电流互感器作为反馈装置，它在有电流通过截割电动机时，向触发器发出信号，对正在运行的截割电动机进行控制。有1个开关盒装有2个回转开关，能单独调节最大掏槽速度和截割机构反馈两个参数，以适应采掘工况，此开关盒位于机器左后方的行走电控箱内。电气系统如图12-2所示。图12-2 12CM15型连续采煤机电气系统可编程序控制器（PLC）12CM15型连采机配有1台PLC可编程序控制器。PLC装于不锈钢保护盒内，由可CPU、电源、数字模板、分析输出模板和数字输出模板组成。PLC为机器的所有电路提供软件控制，并驱动触发器。PLC还监测开关位置，提供所有机器诊断的软件控制。PLC是一种采用微处理机技术完成其功能的固态器件。部件位置电路控制硬件装有4个分开的防爆箱内。1）主控箱。主控箱内装有机器控制开关和指示灯，位于驾驶室内；2）断路器箱。断路器箱装在主控开关的下方，把拖曳电缆与1CB主断路连接起来；3）行走控制箱。行走控制箱装在机器左后方，它包括：行走电机真空接触器、风机电机真空接触器及过载保护热继电器；PLC控制器；3CB和8CB断路器；牵引变压器和控制变压器；牵引电机SCR模块和过载保护元件；4）截割控制器箱。控制器箱位于机器左前方，它包括截割电机真空接触器、输送机和装载电机真空接触器、输送机和截割电机小时计及2CB断路器。电路图电路图或原理图，用以说明电路功能和运行情况。分为3个基本部分：控制部分、电源部分和逻辑图部分。PLC逻辑图以梯形图的形式表示，采用和继电器相当的术语加以解释。（3）断路器和控制及照明电路在连采机准备运行之前，操作人员必须给采区顺槽配电开关通电，连采机拖曳电缆带电，即三相1050V交流接入采煤机，再闭合机器上的所有断路器。机器上电后，控制变压器得电，控制系统带电，接地继电器投入漏电检测。断路器机器带后，1050V三相交流电压就作用到主断路器1CB上，合上1CB，牵引变压器得电，70kVA，1050V/211V；断路器2CB将1050V三相交流电压接到截割电动机和输送机电动机电源回路上；断路器3CB把行走变压器二次侧AC211V电压，送到行走电动机回路的整流桥组件上；断路器8CB把控制变压器的AC24V电压接到照明回路。断路器电路如图12-3所示。图12-3 主回路旋转控制开关旋转控制开关，以油泵电机开关为例，做一说明。旋转开关如图12-4如示。图12-4 油泵电机旋转控制开关1-接线端子，用六边形符号表示旋转开关的接线端子，六边形内部数字是开关上各个接线端子编号，泵开关上有12个接线端子；2-开关位，穿过开关的垂直线表示开关的各个位，垂线顶部的功能名表示各位的功能，开关通常在“OFF”（断开）位置；3-跨接线，每对接线端子之间用跨接线连接，跨接线可以在内部也可以在外部跨接，取决于开关和具体应用情况；4-闭合位（起动位），非保持位，由穿过开关的垂直线表示开关的各个位置，每条垂线分别表示不同的功能；5-弹簧弹回，当松开开关后，开关将弹回到箭头所指向的位置，图中当松开后，开关从“START”（起动）位置弹回到“RUN”位置；6-闭合位置，开关接点动作由开关位置确定，端子间水平线上的“”表示接点闭合的位置；7-保持闭合，有时候2个或多个“”相连，表示当开关在各位置间移动时，接点保持闭合位置。当操作人员将开关旋至某一位置时，开关内的接点就会打开或闭合。为了确定在一特定时间哪些接点打开或闭合，可沿开关位置垂线向下看开关各位，如在垂线与水平线交点处有一“”，则开关在那个位置上的接点闭合。如泵开关在“START”（起动）位置线上，端子4和3、6和5、12和11之间有“”，即端子4和3、6和5、12和11接通。松开开关时，弹回“RUN”（运行）位置，端子4和3有“”，即端子4与3闭合。控制和照明电路当操作人员合上主断路器1CB后，线路L11和L12通过10A熔断器向主控制变压器一次绕组供电，1050V/110V、24V。AC110V向机器的控制回路供电；AC24V作照明回路电源。控制和照明回路如图12-5所示。1）控制操作将控制开关CONTROL转至MANUAL（手动）位置，可进行手动操作，处于手动方式时，机器采用机载控制方式工作。2）控制电路返回线12CM15上的控制回路电压为AC110V和DC24V。ZA2线提供所有AC110V控制电路的共用返回线。ZB2线提供所有24V直流电压控制回路的共用返回线。3）照明操作1CB和8CB断路器闭合后，照明回路自动操作。线路58和59从控制变压器二次绕组向前灯提供24V交流电压。图12-5 控制和照明电路二.掘进设备掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。2.1市场前景（1）煤矿掘进机市场前景我国是产煤大国，各大小煤矿众多。随着石油天然气等能源的价格上涨，煤炭成为国内备受欢迎的能源，未来需求量必然十分巨大，这将刺激煤矿开采产业的快速发展。随着政府对煤矿开采的安全问题的关注，未来逐步实现完全机械化生产成为可能，这必然将进一步增加煤矿掘进机的需求增长。虽然21世纪煤矿掘进机的供需已经接近平衡，但如果石油天然气等价格居高不下，那么国内煤矿掘进机的市场供需还将继续保持目前的水平，加上新旧设备的更换，如此，国内煤矿掘进机的市场规模就相当可观了。预计国内煤矿掘进机的市场还具有一定的开发潜能，所以煤矿掘进机市场还具有一定的发展空间，但空间具体能达到什么样的程度，还需要取决于未来几年内的国际国内能源格局的变化。但总体而言，国内煤矿掘进机市场未来几年内将保持缓慢的增长，但是由于我国煤矿掘进机在国际市场上具有较强的竞争优势，主要是价格低廉，在周边国家和非洲等一些发展中的产煤国拥有较强的竞争力，能开辟一定的市场空间，对国内的煤矿掘进机生产企业而言，这将是较为关键的发展机遇与前景。（2）隧道掘进机市场前景我国轻型隧道掘进机市场正在逐步萎缩，未来发展空间不是很大，但是盾构隧道掘进机却具有十分看好的发展前景。首先，我国城市建设需要大量的盾构机，尤其是上海、北京、广东等地，需要建设大量的隧道交通工程，另外铁路建设也需要不少的盾构机，所以，未来几年内国内盾构机的需求量还是保持旺盛水平。2.1.1研究水平近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。悬臂式掘进机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。现在国内的掘进机设计虽然说离国际先进的技术还有段距离，但是国内的技术水平已能基本满足国内的需求。大中型号的掘进机不断被创新。主要厂家石煤机、三一、佳木斯都以各自特点屹立国内市场。2.1.1.1纵、横轴式掘进机工作原理（1）工作原理分析纵、横轴式掘进机在掘进巷道时，截割头首先要钻进工作面一定深度，然后横向摆动截割，达到巷道边界（掏槽结束）后，沿垂直方向截割一定高度，在水平摆动截割.，如此循环往复，直到完成全断面的截割。纵、横轴式截割头通常的截割过程如下图2-1所示。 由上图可见，纵、横轴式掘进机截割头的截割过程可分为纵向钻进、水平（左右）摆动截割和垂直（上下）摆动截割三种工作方式。纵轴式掘进机的切割头旋转轴与悬臂轴线平行，它断面切割破岩的方式主要是横向摆动水平条带切割(图2-2)，因此，截齿的切割平面与悬臂轴线垂直、与牵引(进给)方向在同一平面内，所以截齿的切割轨迹是与J悬臂轴线相垂直的平面内的摆线。截线间距是在切割头轴线的平行方向布置。其切割厚度可以等于切割头的直径。 横轴式掘进机的切割头旋转轴与悬臂轴线相垂直，有两个切割头在输出轴的两端、相对于悬臂中心面对称布置(图2-3)。它断面切割破岩的主要方式也是横向摆动水平条带切割。截齿的切割平面与悬臂轴线相平行、与牵引方向相垂直，所以截齿的切割轨迹是一条中心线与悬臂轴线相垂直的螺旋线。截线间距是在切割头的径向布置。其切割头直径方向的切厚只能达到其直径的1/ 3左右。（2）纵、横轴式掘进机切割煤岩的方式分析 图2表示纵轴式和横轴式工作过程不同，两类截割头的切削力FS、进给力Fp和摆动力F的方向各异。切削煤岩的阻力引起截割头的切削力，受切割机构功率限制，切入煤岩的阻力和保持截齿切削状态所需的力产生推进力Fe，其大小与切削力相关。推进力Fe的方向并不都与摆动方向一致，在水平摆动过程中，纵轴式截割头的摆动力F,的方向与截齿切削力FS和进给力Fa构成的切割平面相平行，类似横轴式切割头掏槽工况。同样横轴式截割头在摆动切割时，摆动力凡的方向与截割平面垂直，类似纵轴式截割头掏槽工况。如果摆动力方向平行于截割平面，进给力与切割头的摆动力则呈线性关系，摆动力过大，截齿磨擦增大。当切削力不能满足切削需要时，截割头就会被卡住。如果摆动力过小，截齿则无法切入煤岩足够深度，无法保持截齿正常切削状态，只能在煤岩表面切削，产生粉尘，磨损加剧。如果摆动力方向垂直于截割平面，这时，摆动力不是作用在进给力方向上，会造成不必要的能量消耗。因而，进给力和切削力更为密切，它与摆动力的关系是线性关系。在机器设计时，要充分虑进给力对机器稳定性的影响:纵轴式切割头的进给力使掘进机产生扭转力矩，横轴式切割头的进给力使掘进机产生后推力。掏槽切割 使用纵向截割头时，推进方向与切线方向近似成直角，所以能以较小的力进行掏槽，此时推进力来自机体前进推力。掏槽适应于巷道断面任意位置。当岩石较硬时，悬臂位置与巷道水平时受力状态最好，在一个工作循环中，最大掏槽深度为截割头长度。 使用横向切割头时，推进方向与切线方向几乎一致，由于是两个截割头同时工作，因而需用较大的力进行掏槽切割，掏槽进给力来自行走机构。切割硬岩时，掏槽尽可能在工作面上部进行，切割成水平槽，最大掏槽深度为其截割头直径的三分之二，这个过程的完成是在与切割臂少量摆动配合的情况下完成。一般说，横轴式截割头下挖深度较小。工作面切割 实验室和现场研究表明，如果沿阻力最小方向切割，截割头比能耗最小，切割层状岩石时，沿层理方向切割比垂直于分层面切割能耗明显减少。如果层面是水平的，横向切割最有利，如果层面是倾斜的采用纵轴式切割，可以进行选择性切割，先选择软岩切割，有了自由面后再切割硬岩，如图3示。无论纵轴式还是横轴式，其切割方式是自上而下，或自下而上，都是采用顺割的方式最为省力，如图4所示。对于横轴式掘进机，自上而下的顺割方式是较为理想的切割方式，切割煤岩省力，而且能够提高整机稳定性。巷道轮廓切割巷道轮廓光滑与否，与支护充填量有关，充填量大，导致成本增大，最终要求巷道轮廓表面光滑、尺寸准确。由于纵轴式截割头为锥体外形，如果截割头和悬臂的转动点与巷道轮廓相适应，可以切出光滑巷道，这主要是对小断面巷道而言，对于大断面巷道误差较大。采用横轴式截割头，断面成形与切割头无关，完全取决于操作人员的技术状况，可借助行走机构实现光滑轮廓，但比较费时。三.实习的收获和建议通过这次实习，我触动很大，收获很大。（1）采煤部分：了解了地面生产系统、工业广场布置及其有关机电设备。井田地质特征，井田境界和储量。井田开拓方式和生产系统、水平数目阶段内布置方式、开采顺序、大巷布置方式及井底车场及硐室。矿用设备的用途、结构、原理、大巷运动的方法设备类型和运转方法。采区巷道布置及采区生产系统回采工作面的工艺过程及循环组织。液压支架及乳化液站结构及顶板管理的情况。（2）掘进部分:了解了巷道的名称、用途、位置和服务年限及巷道的断面形状和尺寸。巷道掘进方法和工艺工程、炮眼的数目、角度、直径和排列方式、支护的种类材料等。巷道施工组织。空气压缩机设备、型号、台数、原理和结构特点。这次的学习和实践，对我有很大的触动。煤矿企业的发展日新月异，煤矿的生产、设备的变化应该是革命性的变化。新的技术的应用和实践，在新的起点上，我们如何适应变化了的煤矿企业，是我们需要思考的问题。我们应该走出去，走出去看看，听听，想想；我们应该走出去，走出去和社会合作、和企业合作；我们应该更加贴近本行业，依靠本行业，服务本行业，拓展相关行业知识。四.参考资料1 李锋、刘志毅主编. 现代采掘机械。2 王启广、李炳文、黄嘉兴.采掘机械与支护设备。3 百度文库。