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摘要：采煤机是采煤行业最关键的设备，中国是世界第一产煤大国，因此我国对各种高性能、高效率的采煤机具有较大的需求。国外采煤机的发展始于上世纪七十年代初期，我国采煤机的发展从上世纪八十年代开始步入了兴旺时期，自上世纪八十年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能、安全及维修等方面都有较大的改进。采煤机按照工作机构的形式主要分为三类：滚筒式，钻削式，链式采煤机。其中，应用最为广泛的是滚筒采煤机，它具有效率高、产量高、可靠性高等优点。
关键词：采煤机 煤矿 结构
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
一、引言
在煤炭行业，采煤机是最关键的设备。由于煤矿行业的特殊性质，要求采煤机具有较好的耐热性能、抗腐蚀性能、抗冲击载荷性能以及防爆性能。
中国是世界第一产煤大国，因此我国对各种高性能、高效率的采煤机具有较大的需求。目前，我国煤炭装备制造企业规模小而且比较分散，整体行业的制造工艺相对比较落后，业内优秀人才比较稀缺，并且尚未形成相关的技术研发中心，因此我国在采煤机领域处于相对落后的层次。
二、采煤机发展历史及未来趋势
国外采煤机的发展始于上世纪七十年代初期，当时有一部分采煤机制造商开始将电气调速技术应用于煤矿机械，主要用于改进采煤机械设备的牵引方式，例如当时美国的美国JOY公司就研制成功了1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机，开创了多电机横向布置电牵引采煤机的先河。德国、英国、日本、前苏联等也都相继在采煤机领域有了较大的突破，使采煤机的截深和才没能力都有了大幅度的提高。
我国采煤机的发展从上世纪八十年代开始步入了兴旺时期，中国的采煤机技术吸取了大量的国外先进技术，与此同时不断创新改进，取得了一定的科技成果。我国比较重视多电机驱动横向布置的总体结构作为电牵引采煤机发展的主流，旨在提高采煤生产效率，扩大采煤机的使用范围，提高采煤作业的安全程度。近年来，随着科技的进步，开发高产高效矿井综合配套设备已成为我国煤炭科技发展的主流，尤其是大功率、大截深电牵引采煤机的开发和使用，结合变频技术、远程监控、无线遥控等世界先进技术，推进国内采煤机的技术升级和产品更新。目前，我国采煤机行业主要集中开发以下几个方面的攻关研究：（1）大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究；（2）大功率采煤机的工况监制以及故障诊断控制系统的研究；（3）薄煤层采掘机的研发及应用；（4）世界前沿高新技术的应用。
自上世纪八十年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能、安全及维修等方面都有较大的改进，总结起来，采煤机主要有以下几个方面的发展趋势：
第一，不断增大采煤系统的功率和生产能力。为了适应不同地质条件下快速切割煤岩的需要，实现采煤机在厚、中厚以及薄层煤等各种工况下保持较高的生产能力和装机功率，全面实现各地煤矿的高产、高效生产，必须不断增大采煤系统的设备功率及生产能力。
第二，不断提高煤矿采区的工作电压。
随着采煤机设备不断向着大功率发展，采煤机、截割电机、刮板输送机以及驱动电机的最大功率均大幅提高，采煤系统的工作面长度也不断增长，因此必须提高采区的供电电压。
第三，加强对微电子技术的应用，实现机电液一体化采煤系统。现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制装置，能够实现对各类采集信息的实时分析处理，输出显示、存储、控制和传输等信号，实现检测、预警、保护、健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等功能。
三、采煤机的主要构成
采煤机按照工作机构的形式主要分为三类：滚筒式，钻削式，链式采煤机。其中，应用最为广泛的是滚筒采煤机，它具有效率高、产量高、可靠性高等优点。以滚筒采煤机为例，一个完整的采煤机主要有以下几个组成部分：左、右截割滚筒，左、右行走减速箱，左、右行走箱，电控箱，变频调速箱，中间框架，托缆装置及喷雾冷却系统等。
3.1牵引部分
采煤机的牵引部分主要是两台行走电机，它们横向布置在左右行走的箱内，实现双牵引功能。电机输出的转速和转矩，经过减速器的减速作用之后，带动左右行走箱体中的齿轮进行回转，其牵引系统一般采用交流变频调速、齿轮及销轨式牵引模式。电机是整个采煤设备的动力输出部分，其选型及参数确定必须经过严格的设计计算，符合机电传动要求，具有足够大的启动转矩、足够强的过载能力、足够高的传动效率。根据煤矿矿井的具体工作环境，电机需要具有防爆和电火花的安全性能，以保证采煤机能够在有爆炸危险的瓦斯及煤尘含量较高的环境中安全生产。
3.2切割机构
截割机构是采煤机的主要工作机构，采煤机依靠切割机构完成割煤、落煤、装煤、喷雾等一系列作业过程。截割机构主要包括截割电动机、摇臂减速箱、截割滚筒等组成部分，同时附有离合器、冷却系统、喷雾系统等装置。截割电動机采用横向直接安装在摇臂减速箱内的方式进行装配，与传统的纵向布置的采煤机相比，没有固定减速箱、摇臂回转套、螺旋锥齿轮等结构，因此具有传动效率高、结构简单紧凑等优点。
3.3电控系统
电气控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，具有瓦斯报警装置，各项保护和显示功能齐全，并配备中文液晶显示屏，实时显示采煤机的工况参数；变频调速箱为独立隔爆箱体，由三个腔体组成，变压器腔、变频器腔和接线腔。
3.4其他部分
喷雾冷却系统主要由接头、水封、泄露环、轴承装置、外壳、不锈钢水管、O形圈、定位销、管座、高压软管、铰接体、交接螺钉等组成。
四、现代采煤机举例分析
通过对当前采煤机的研究和分析，笔者对MG300/700-WD型交流电牵引采煤机进行介绍。MG300/700-WD型采煤机主要适用于1.6-3.3m中煤层的开采，采用了变频技术、机载操作站等国内外先进技术，其设计生产和使用，大大提高了采煤效率，降低了工作强度，提高了煤炭产量。该采煤机采用交流电牵引，采用多点击驱动、横向布置的新型电牵引模式，总装机功率700KW，截割功率2×300KW，牵引功率2×40KW，采用机载交流变频技术调速、销轨式牵引，适用于1.9～3.8m，煤层倾角≦16°，煤质中硬或是硬的综采工作面。MG300/700-WD型采煤机截割部主要是由一个减速箱和四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。另外，双开关磁阻电动机并联传动系统控制驱动电牵引采煤机也是一种先进的采煤系统，该新型采煤机大大降低了采煤机的故障率，提高了采煤系统的运行可靠性能，提高了煤矿的经济效益。
五、结束语
我国在电牵引采煤机的研制领域取得了一定的成绩，但是我国的采煤机研发技术与国外先进的采煤机技术仍然存在一定的差距，尤其是在采煤机的各项性能参数以及某些关键部件的性能、功能、适用范围等方面还有待进一步提高和完善。我国应加强对采煤机机械传动系统的理论设计研究力度。
参考文献
1 张世明；；采煤机故障分析与诊断[J]；企业技术开发；2011年13期
2 张硕彬；岳哲涛；；MG300/700-WD1型采煤机电控系统优化及应用[J]；河北煤炭；2011年03期
3 王宏权；付文清；；采煤机整机加载试验的构想[J]；煤矿机械；2011年09期
4 靳立红；刘春生；；基于ADAMS采煤机截割部弹性扭矩轴动态特性研究[J]；煤矿机械；2011年08期
5 关志刚；程千里；王为晓；张会；；基于PLC的分布式控制系统在某采煤机电机控制上的应用[J]；节能；2011年06期
关键词：采煤机 煤矿 结构
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
一、引言
在煤炭行业，采煤机是最关键的设备。由于煤矿行业的特殊性质，要求采煤机具有较好的耐热性能、抗腐蚀性能、抗冲击载荷性能以及防爆性能。
中国是世界第一产煤大国，因此我国对各种高性能、高效率的采煤机具有较大的需求。目前，我国煤炭装备制造企业规模小而且比较分散，整体行业的制造工艺相对比较落后，业内优秀人才比较稀缺，并且尚未形成相关的技术研发中心，因此我国在采煤机领域处于相对落后的层次。
二、采煤机发展历史及未来趋势
国外采煤机的发展始于上世纪七十年代初期，当时有一部分采煤机制造商开始将电气调速技术应用于煤矿机械，主要用于改进采煤机械设备的牵引方式，例如当时美国的美国JOY公司就研制成功了1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机，开创了多电机横向布置电牵引采煤机的先河。德国、英国、日本、前苏联等也都相继在采煤机领域有了较大的突破，使采煤机的截深和才没能力都有了大幅度的提高。
我国采煤机的发展从上世纪八十年代开始步入了兴旺时期，中国的采煤机技术吸取了大量的国外先进技术，与此同时不断创新改进，取得了一定的科技成果。我国比较重视多电机驱动横向布置的总体结构作为电牵引采煤机发展的主流，旨在提高采煤生产效率，扩大采煤机的使用范围，提高采煤作业的安全程度。近年来，随着科技的进步，开发高产高效矿井综合配套设备已成为我国煤炭科技发展的主流，尤其是大功率、大截深电牵引采煤机的开发和使用，结合变频技术、远程监控、无线遥控等世界先进技术，推进国内采煤机的技术升级和产品更新。目前，我国采煤机行业主要集中开发以下几个方面的攻关研究：（1）大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究；（2）大功率采煤机的工况监制以及故障诊断控制系统的研究；（3）薄煤层采掘机的研发及应用；（4）世界前沿高新技术的应用。
自上世纪八十年代以来，滚筒式采煤机在结构、性能、安全及维修等方面都有较大的改进，总结起来，采煤机主要有以下几个方面的发展趋势：
第一，不断增大采煤系统的功率和生产能力。为了适应不同地质条件下快速切割煤岩的需要，实现采煤机在厚、中厚以及薄层煤等各种工况下保持较高的生产能力和装机功率，全面实现各地煤矿的高产、高效生产，必须不断增大采煤系统的设备功率及生产能力。
第二，不断提高煤矿采区的工作电压。
随着采煤机设备不断向着大功率发展，采煤机、截割电机、刮板输送机以及驱动电机的最大功率均大幅提高，采煤系统的工作面长度也不断增长，因此必须提高采区的供电电压。
第三，加强对微电子技术的应用，实现机电液一体化采煤系统。现代采煤机均装有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制装置，能够实现对各类采集信息的实时分析处理，输出显示、存储、控制和传输等信号，实现检测、预警、保护、健康诊断、事故查询、维修指导和调度分析等功能。
三、采煤机的主要构成
采煤机按照工作机构的形式主要分为三类：滚筒式，钻削式，链式采煤机。其中，应用最为广泛的是滚筒采煤机，它具有效率高、产量高、可靠性高等优点。以滚筒采煤机为例，一个完整的采煤机主要有以下几个组成部分：左、右截割滚筒，左、右行走减速箱，左、右行走箱，电控箱，变频调速箱，中间框架，托缆装置及喷雾冷却系统等。
3.1牵引部分
采煤机的牵引部分主要是两台行走电机，它们横向布置在左右行走的箱内，实现双牵引功能。电机输出的转速和转矩，经过减速器的减速作用之后，带动左右行走箱体中的齿轮进行回转，其牵引系统一般采用交流变频调速、齿轮及销轨式牵引模式。电机是整个采煤设备的动力输出部分，其选型及参数确定必须经过严格的设计计算，符合机电传动要求，具有足够大的启动转矩、足够强的过载能力、足够高的传动效率。根据煤矿矿井的具体工作环境，电机需要具有防爆和电火花的安全性能，以保证采煤机能够在有爆炸危险的瓦斯及煤尘含量较高的环境中安全生产。
3.2切割机构
截割机构是采煤机的主要工作机构，采煤机依靠切割机构完成割煤、落煤、装煤、喷雾等一系列作业过程。截割机构主要包括截割电动机、摇臂减速箱、截割滚筒等组成部分，同时附有离合器、冷却系统、喷雾系统等装置。截割电動机采用横向直接安装在摇臂减速箱内的方式进行装配，与传统的纵向布置的采煤机相比，没有固定减速箱、摇臂回转套、螺旋锥齿轮等结构，因此具有传动效率高、结构简单紧凑等优点。
3.3电控系统
电气控制系统采用可编程控制器（PLC）控制，具有瓦斯报警装置，各项保护和显示功能齐全，并配备中文液晶显示屏，实时显示采煤机的工况参数；变频调速箱为独立隔爆箱体，由三个腔体组成，变压器腔、变频器腔和接线腔。
3.4其他部分
喷雾冷却系统主要由接头、水封、泄露环、轴承装置、外壳、不锈钢水管、O形圈、定位销、管座、高压软管、铰接体、交接螺钉等组成。
四、现代采煤机举例分析
通过对当前采煤机的研究和分析，笔者对MG300/700-WD型交流电牵引采煤机进行介绍。MG300/700-WD型采煤机主要适用于1.6-3.3m中煤层的开采，采用了变频技术、机载操作站等国内外先进技术，其设计生产和使用，大大提高了采煤效率，降低了工作强度，提高了煤炭产量。该采煤机采用交流电牵引，采用多点击驱动、横向布置的新型电牵引模式，总装机功率700KW，截割功率2×300KW，牵引功率2×40KW，采用机载交流变频技术调速、销轨式牵引，适用于1.9～3.8m，煤层倾角≦16°，煤质中硬或是硬的综采工作面。MG300/700-WD型采煤机截割部主要是由一个减速箱和四级齿轮传动组成，截割部电机放在摇臂内横向布置，电动机输出的动力经由三级直齿圆拄齿轮和行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。截割部采用四行星单浮动结构，减小了结构尺寸，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果。另外，双开关磁阻电动机并联传动系统控制驱动电牵引采煤机也是一种先进的采煤系统，该新型采煤机大大降低了采煤机的故障率，提高了采煤系统的运行可靠性能，提高了煤矿的经济效益。
五、结束语
我国在电牵引采煤机的研制领域取得了一定的成绩，但是我国的采煤机研发技术与国外先进的采煤机技术仍然存在一定的差距，尤其是在采煤机的各项性能参数以及某些关键部件的性能、功能、适用范围等方面还有待进一步提高和完善。我国应加强对采煤机机械传动系统的理论设计研究力度。
参考文献
1 张世明；；采煤机故障分析与诊断[J]；企业技术开发；2011年13期
2 张硕彬；岳哲涛；；MG300/700-WD1型采煤机电控系统优化及应用[J]；河北煤炭；2011年03期
3 王宏权；付文清；；采煤机整机加载试验的构想[J]；煤矿机械；2011年09期
4 靳立红；刘春生；；基于ADAMS采煤机截割部弹性扭矩轴动态特性研究[J]；煤矿机械；2011年08期
5 关志刚；程千里；王为晓；张会；；基于PLC的分布式控制系统在某采煤机电机控制上的应用[J]；节能；2011年06期