交流电牵引采煤的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种交流电牵引采煤机，其特征在于：该采煤机其主要组成部分，包括装煤部、挡煤板、螺旋滚筒、冷却喷雾装置、截割部、底托架、电动机、牵引锚链、牵引部、电控箱；本发明所述的交流电牵引采煤机。该机电气设备符合《煤矿安全规程》要求，可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》中所规定的安全含量的矿井中使。该采煤机执行企业标准Q/76996743-X.3-2011以及行业标准MT/T81-1998、MT/T82-1998。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采煤领域，具体来讲是一种交流电牵引采煤机。 交流电牵引采煤机
【背景技术】
[0002] 近年来，我国采煤机械产业发展迅猛，截止2010年全国采煤机械生产企业已多达 24家，产销量约800多台，产能达到1500台左右。从国内煤机竞争态势来看，我国煤机制造 企业受计划经济时代影响发展缓慢，不仅技术水平较低，而且产品单一。虽然近年技术提升 很快，但是与国外煤机巨头相比，我国煤机装备整机的可靠性和稳定性仍然不强，缺乏行业 的顶尖品牌，在资金实力和技术研发能力上与国际先进水平还有一段差距，在露天煤矿采 掘设备的生产方面与国外差距较大，大而不强是我国煤机行业当前的真实写照。
[0003] 采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出 现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失。随着煤炭工业的发展，采煤机 的功能越来越多，其自身的结构、组成愈加复杂，因而发生故障的原因也随之复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于在此提供一种交流电牵引采煤机，适用于开采煤层厚度为 0.5-0.8米，煤质硬度2.5°，煤层倾角在25°以下的薄煤层，采煤机与SGB-420/30、 SGB - 620/40型输送机和DZ型单体液压支柱配套可组成高档普采工作面。
[0005] 本发明是这样实现的，构造一种交流电牵引采煤机，其特征在于：该采煤机其主要 组成部分，包括装煤部、螺旋滚筒、冷却喷雾装置、挡煤板、截割部、截割电机、底托架、牵引 部、牵引锚链、电控箱以及牵引电机；牵引部包括机壳组、牵I轴组、牵II轴组、牵III轴组、 牵IV轴组、牵V轴组、牵VI轴组、牵VII轴组、牵引电机；采用单牵引方式，由一台功率为 11KW的交流电动机作为动力源，经过六级齿轮传动后，传递到链轮，链轮与链条相啮合，从 而实现采煤机的行走。
[0006] 牵引电机通过输出轴的外花键与牵I轴上的内花键啮合，带动牵I轴转动，实现齿 轮21转动，并依次带动齿轮22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212(213)，实现 逐级减速，并最终带动链轮Z14 ( Z15 )，再由链轮与链条相啮合，从而实现采煤机的行走。 Z12 ( Z13 )是同一个部件，Z14 ( Z15 )是同一个部件。
[0007] 链轮传动系统采用双主链轮结构，使采煤机可以去掉牵引链条的张紧装置。这是 因为两个主动链轮之间的链条经被动链轮增大了在主动轮上的包角，当链轮传动时，两主 动链轮之间的链条始终处于被张紧状态。所以，采煤机运向前的紧链工作，只需先固定住牵 引方向一端的链条，利用采煤机将链条拉紧后，松边的链条拉直后固定即可。
[0008] 被动链轮轴的一端是一个V形结构，它直接嵌装在机壳的V形槽内。这种结构是 可调的，使牵引链轮与被动轮更好地啮合。在安装被动链轮时，可修整调链装置顶块的长度 来适应，使牵引链条与三个链轮完全啮合来确定被动链轮的位置。
[0009] 根据本发明所述交流电牵引采煤机，其特征在于：截割部包括固定齿轮箱，其中设 有离合器、一轴、二轴、三轴、四轴；四轴转动带动螺旋滚筒实现割煤，四轴轴端通过一对圆 弧伞齿到装煤部链轮，从而实现转载煤。
[0010] 四轴由两个双列球面轴承（23132、23024)，与四轴采用锥度与滚筒连接，锥度为 1 :1〇,四轴是一条空心轴，内喷雾的送水管路通过轴的中心孔送到滚筒的喷雾水道中。 [0011] 根据本发明所述交流电牵引采煤机，其特征在于：螺旋滚筒要包括截割滚筒喷雾 嘴、截割滚筒截齿座、截割滚筒叶片、截割滚筒套管、截割滚筒截齿、接头座以及端盘；截割 滚筒叶片与截割滚筒套管焊接输送煤炭，截割滚筒截齿座与截割滚筒叶片焊接后装上截割 滚筒截齿进行截煤，将破碎下来的煤装入工作面输送机。
[0012] 螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，采煤是利用螺旋滚筒上的截齿对煤体 的截割作用实现落煤。当滚筒转动并截入煤壁时、利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通 过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入工作面输送机。
[0013] 根据本发明所述交流电牵引采煤机，其特征在于：所述挡煤板为弧形挡煤板：在 采煤机生产过程中应很好的使用和维护挡煤板；弧形挡煤板的安装是通过其上的铰链与采 煤机上的铰链通过二个插销来固定安装。
[0014] 本发明的优点在于：本发明所述的交流电牵引采煤机。该机电气设备符合《煤矿安 全规程》要求，可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》 中所规定的安全含量的矿井中使。该采煤机执行企业标准Q/76996743-X. 3-2011以及行业 标准 MT/T81-1998、MT/T82-1998。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1-2是本发明整体示意图 图3-4是牵引部示意图 图5是截割部示意图 图6是按钮分布示意图 图7是是电气系统图 图8_9是螺旋滚筒不意图 图10是冷却喷雾系统图 图11变频调速控制箱正面图 图12变频调速控制箱内部器件布置图 其中：装煤部1、螺旋滚筒2、冷却喷雾装置3、挡煤板4、截割部5、截割电机6、底托架7、 牵引部8、牵引锚链9、电控箱10、牵引电机11、 截割滚筒喷雾嘴21、截割滚筒截齿座22、截割滚筒叶片23、截割滚筒套管24、截割滚筒 截齿25、接头座26、端盘27、 固定齿轮箱51、设有离合器52、一轴53、二轴54、三轴55、四轴56、圆弧伞齿57、装煤部 链轮58、 机壳组81、牵I轴组82、牵II轴组83、牵III轴组84、牵IV轴组85、牵V轴组86、牵 VI轴组87、牵VII轴组88、 控制端子出线101、牵引电机出线102、主切割电机出线103、控制箱主体104、变频器主 体105、防爆按钮组件106、截割电机真空接触器107、控制器主显示屏108、变频器独立显示 屏109、控制线进线端子110、电源进线111、接线腔112、冷却水管进水口 113、控制变压器 114、外部供电闸18V本安电源115、24V控制电源116、隔离开关117。
【具体实施方式】
[0016] 下面将结合附图1-12对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017] 如图所示，本发明提供一种交流电牵引采煤机，该采煤机其主要组成部分，包括装 煤部1、螺旋滚筒2、冷却喷雾装置3、挡煤板4、截割部5、截割电机6、底托架7、牵引部8、牵 引锚链9、电控箱10以及牵引电机11。
[0018] 如图所示，牵引部8包括机壳组81、牵I轴组82、牵II轴组83、牵III轴组84、牵 IV轴组85、牵V轴组86、牵VI轴组87、牵VII轴组88、牵引电机11 ;还可以包括左分链器、 调链装置、右分链器。在这里采用单牵引方式，由一台功率为11KW的交流电动机作为动力 源，经过六级齿轮传动后，传递到链轮，链轮与链条相啮合，从而实现采煤机的行走。
[0019] 本传动系统有以下特点： 采用单电机牵引方式，结构简单，可靠，维修方便；牵引功率大，牵引速度高；采用硬齿 面传动，传动效率高，传动可靠；采用先进的交流变频调速技术，操作简单、可靠；传动轴组 轴承采用滚子轴承，承载能力大，便用寿命长。 牵引部8的机械传动系统图所示：牵引电机11通过输出轴的外花键与牵I轴上的内花 键啮合，带动牵I轴转动，实现齿轮ZI转动，并依次带动齿轮Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、 Z10、Z11、Z12 ( Z13 )，实现逐级减速，并最终带动链轮Z14 ( Z15 )，再由链轮与链条相 啮合，从而实现采煤机的行走。
[0020] 链轮传动系统采用双主链轮结构，使采煤机可以去掉牵引链条的张紧装置。这是 因为两个主动链轮之间的链条经被动链轮增大了在主动轮上的包角，当链轮传动时，两主 动链轮之间的链条始终处于被张紧状态。所以，采煤机运向前的紧链工作，只需先固定住牵 引方向一端的链条，利用采煤机将链条拉紧后，松边的链条拉直后固定即可。
[0021] 被动链轮轴的一端是一个V形结构，它直接嵌装在机壳的V形槽内。这种结构是 可调的，使牵引链轮与被动轮更好地啮合。在安装被动链轮时，可修整调链装置顶块的长度 来适应，使牵引链条与三个链轮完全啮合来确定被动链轮的位置。
[0022] 截割部5组成部分与结构：截割部包括固定齿轮箱51，如图所示，设有离合器52、 一轴53、二轴54、三轴55、四轴56。四轴56转动带动螺旋滚筒2实现割煤，四轴56轴端通 过一对圆弧伞齿57到装煤部链轮58,从而实现转载煤。
[0023] 四轴由两个双列球面轴承（23132、23024)，与四轴采用锥度与滚筒连接，锥度为 1 :1〇,四轴是一条空心轴，内喷雾的送水管路通过轴的中心孔送到滚筒的喷雾水道中。
[0024] 螺旋滚筒2包括截割滚筒喷雾嘴21、截割滚筒截齿座22、截割滚筒叶片23、截割滚 筒套管24、截割滚筒截齿25、接头座26、端盘27 ;截割滚筒叶片23与截割滚筒套管24焊接 输送煤炭，截割滚筒截齿座22与截割滚筒叶片23焊接后装上截割滚筒截齿25进行截煤， 将破碎下来的煤装入工作面输送机，接头座26与截割滚筒套管24焊接。
[0025] 螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，采煤是利用螺旋滚筒上的截齿对煤体 的截割作用实现落煤。当滚筒转动并截入煤壁时、利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通 过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入工作面输送机。
[0026] 采煤机用隔爆兼本质安全型变频调速控制箱：采煤机用隔爆兼本质安全型变频调 速控制箱为采煤机电控制系统。电控系统由主回路、主控系统和交流变频调速控制系统两 部分组成。电控系统的额定工作电压为660V。
[0027] 环境条件 1、 海拔高度不超过2000米； 2、 周围环境温度-20°C?+40°C ; 3、 外壳及本安电路元器件最高表面温度不超过150°C ; 4、 在+25°C时相对湿度彡96% ; 5、 在周围介质中无足以损坏金属和绝缘的腐蚀性气体、蒸气或尘埃，但可用于有甲烷 和煤尘爆炸危险的矿井中。
[0028] 主要参数： (一） 电源条件 1、 额定工作电压：660V 2、 整机额定电流：120A 3、 系统控制电压：220VAC、36VAC、24DC、18DC (二） 主要电气设备 1、隔离开关（1台）：GM3-250型，250AU140V 2、真空接触器（1台）：CKJ5-125型， 125AU140V 3、 控制变压器：660/220/36V 4、 变频器（1台）：辽通电气11KW/660V四象限能量回馈变频器，0?50HZ 5、 主控器：西门子 6ES7 214-1BG31-0XB0 主要功能 (一）保护功能 1、 对截割电机、牵引电机的超载保护。 2、 截割电机的恒功率自动控制。 3、 瓦斯超限保护。 4、 对截割电机的漏电闭锁保护。 5、 变频器故障保护。
[0029] (二)、控制功能 A、调动模式： 调速控制箱隔离开关合闸后，启动牵引变频器，通过牵引方向控制与加减速控制按钮 来控制采煤机的运动(类似于通用中的手动模式)，变频器的输出频率范围为0Hz~80Hz。
[0030] B、采煤模式：变频调速控制箱隔离开关合闸后，先启动主切割电机先启动；牵引 启动牵引行走变频器开始前进进入自动加速状态，如果主切割电机的工作电流没有达到其 额定工作的是电流的，则牵引变频器一直加速到50Hz额定频率运行为至；如加速过程中， 主切割电机的工作民流达到其额定工作的电流的110%，则牵引变频器退出加速模式，以当 前频率运行。
[0031] 采煤模式运行过程中，如主切割电机的工作电流为其额定电流1109Γ130%之间， 并且其连续时间超过30秒，牵引变频进行减速模式，牵引变频器前时速度降低，直到主切 割电机的工作电流为其额定电流的95%则退出减速模式，以当前频率运行。
[0032] 采煤过程中，如当主切割电机的工作电流超过其额定电流的130%，则采煤机牵引 变频器快速的降为〇,并反向牵引10秒后，重新进入前进加速状态。
[0033] 图11是变频调速控制箱10正面图，其中控制端子出线101、牵引电机出线102、主 切割电机出线103、控制箱主体104 ;变频器主体105,防爆按钮组件106,截割电机真空接触 器107,控制器主显示屏108,变频器独立显示屏109,控制线进线端子110,电源进线111，接 线腔112,冷却水管进水口 113,控制变压器114,外部供电闸18V本安电源115,24V控制电 源116,隔离开关117。
[0034] 图6变频调速控制箱内部器件布置图。
[0035] 工作原理：变频调速控制箱通过隔离开关控制控制箱的停送电，通过交流真空接 触器与电机综合保护器对主切割电机进行过载、过压及短路缺相等相关保护，防止主切割 电机的损坏。通过牵引变频器来控制采煤机的前进后退以及自动采煤，在保护主切割电机 的情况下，变频器与自动控制器一起自动调速采煤机的前进速度，保证采煤机的最大工作 状态，提高采煤机的经济效益。螺旋滚筒是采煤机的一线工作机构。它既内喷雾外喷雾系 统，又具有落煤、装煤、灭尘和冷却切割火花的作用。
[0036] 螺旋滚筒的结构如图所示主要包括轴套、滚筒圈、叶片、端盘等。弧形挡煤板：薄煤 层采煤机的滚筒的转速一般较中厚煤层，采煤机的滚筒转速大一些，因此，滚筒在落煤过 程中将煤向四周抛撒，煤尘飞扬。设立挡煤板就能有效的控制煤及煤尘四散飞扬，并能使滚 筒在割煤时，煤落在挡煤板内侧按一定的导向装入运煤机。因此，在采煤机生产过程中应很 好的使用和维护挡煤板。
[0037] 采煤机的使用与维护如下： 采煤机下井前的准备： 1、采煤机在下井前应按下列顺序在地面上进行整机检查和试运转。 (1) 检查各部位部件是否完整，有无损坏情况，各连接螺栓是否紧固，各手把转动是否 灵活； (2) 接上电源，检查电路电压是否符合要求，从电源开关及电动机的接线是否妥当安 全； (3) 松开离合手柄转动滚筒，检查有无卡阻现象，然后按启动按钮，开机10?15分钟， 运转中应无异常声音，截割部和电动机无过热现象； (4) 搬动截割部的离合器手把，使滑动内齿轮在脱开位置，然后开机试验手把的安装是 否正确(此时滚筒应停止不动）； (5) 检查机器各部位有无漏油现象； (6) 检查电动机正反转是否正常，各控制按钮的动作是否正确无误； (7) 检查喷雾装置，各喷嘴不得堵塞。 2、采煤机下井：采煤机下井时，在可能的条件下不必拆开，只把挡煤板、喷雾水套、滚筒 拆下来，滚筒轴应采取适当的保护措施，以免在运输过程中碰伤。
[0038] 滚筒、弧形挡煤板、牵引锚链、电缆、水管、外喷雾水套等应单独运输。
[0039] 3、牵引部链轮维修安装：被动链轮与两个主动链轮之间的距离是可调的。采煤机 在地面检修后，应在链轮上穿上圆环链条，调整被动链轮在机壳上的V型槽内上下移动，使 圆环链与三个链轮紧紧啮合后，在被动轮轴端的V型块下面垫上相宜的垫片。采煤机在使 用过程中，链子与链轮经一段时间的运行磨损后，可重新调整链轮之间的距离，以保持链子 在链轮上紧紧的咬合。
[0040] 二、操作说明：1、起动：采煤机起动顺序：运输机起一截割电机起一牵引电机起， 具体操作如下：先送上馈电开关，确保电源正常后，起动运输机。运输机起动后，打开冷却水 阀门，按下"主起"按钮后，截割电机开始运转，按下"牵正"或"牵反"按钮，牵引电机起动， 通过操作面板上的"加速"、"减速"按钮来手动调节牵引速度，采煤机开始工作。2、停止：采 煤机停止顺序为牵引电机停一截割电机停一运输机停，具体操作如下：用"牵停"、"主停"、 "控溜"来分别停止牵引电机、截割电机及运输机。当采煤机需要较长一段时间排除故障或 维护修理，为防止运输机错误操作，应按下"控溜"按钮，并在按钮上加机械闭锁，故障排除 后，将其闭锁解除。
[0041] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种交流电牵引采煤机，其特征在于：该采煤机其主要组成部分包括装煤部（1)、螺 旋滚筒（2)、冷却喷雾装置（3)、挡煤板（4)、截割部（5)、截割电机（6)、底托架（7)、牵引部 (8)、牵引锚链（9)、电控箱（10)、牵引电机（11); 牵引部（8)包括机壳组（81)、牵I轴组（82)、牵II轴组（83)、牵III轴组（84)、牵IV轴 组（85)、牵V轴组（86)、牵VI轴组（87)、牵VII轴组（88)以及牵引电机（11);采用单牵引 方式，由一台功率为11KW的交流电动机作为动力源，经过六级齿轮传动后，传递到链轮，链 轮与链条相啮合，从而实现采煤机的行走； 牵引电机（11)通过输出轴的外花键与牵I轴组（82)上的内花键啮合，带动牵I轴组 (82)转动，实现齿轮Z1转动，并依次带动齿轮Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Zll、Z12， 实现逐级减速，并最终带动链轮Z14,再由链轮与链条相啮合，从而实现采煤机的行走。
2. 根据权利要求1所述交流电牵引采煤机，其特征在于：截割部（5)包括固定齿轮箱 (51);其中设有，离合器（52)、一轴（53)、二轴（54)、三轴（55)、四轴（56);四轴（56)转动带 动螺旋滚筒（2)实现割煤，四轴（56)轴端通过一对圆弧伞齿（57)到装煤部链轮（58)，从而 实现转载煤。
3. 根据权利要求2所述交流电牵引采煤机，其特征在于：四轴（56)由两个双列球面轴 承（23132、23024)，与四轴采用锥度与滚筒连接，锥度为1 :10,四轴是一条空心轴，内喷雾 的送水管路通过轴的中心孔送到滚筒的喷雾水道中。
4. 根据权利要求1所述交流电牵引采煤机，其特征在于：螺旋滚筒（2)包括截割滚筒 喷雾嘴（21)、截割滚筒截齿座（22)、截割滚筒叶片（23)、截割滚筒套管（24)、截割滚筒截齿 (25)、接头座（26)、端盘（27); 截割滚筒叶片（23)与截割滚筒套管（24)焊接输送煤炭，截割滚筒截齿座（22)与截割 滚筒叶片（23)焊接后装上截割滚筒截齿（25)进行截煤，将破碎下来的煤装入工作面输送 机，接头座（26)与截割滚筒套管（24)焊接。
5. 根据权利要求1所述交流电牵引采煤机，其特征在于：所述挡煤板（4)为弧形挡煤 板：在采煤机生产过程中应很好的使用和维护挡煤板；弧形挡煤板（4)的安装是通过其上 的铰链与采煤机上的铰链通过二个插销来固定安装。
【文档编号】E21C25/06GK104121018SQ201410343118
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】张朝元 申请人:乐山市红川机械有限责任公司