采煤机性能参数的计算与决定

.4.1采煤机性能参数的计算与决定

1.4.1.1滚筒直径的选择

根据目前我国采煤机生产现状及使用情况，设计选用双滚筒采煤机。

双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高h m a x 的一半，一般可按D=（0.52～0.6）h m a x 选取，采高大时取小值，采高小时取大值。目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化，所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。

D=0.52×2.9=1.508(m)

根据计算，设计取1.6m 。

1.4.1.2截深的选择

截深的选择，受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响。中厚煤层一般选取0.6m ～0.8m ，同时考虑到我国生产的采煤机大部分截深在0.6m 左右，设计选取截深为0.6m 。

1.4.1.3滚筒转速及截割速度

滚筒转速的选择，直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。转速过高，不仅煤尘产生量大，且循环煤增多，转载效率降低，截煤比能耗降低。根据实践经验，一般认为采煤机滚筒的转速应控制在30～50转/分较为适宜。设计取45转/分。

滚筒直径为1.6m ，转速为45转/分，则可计算出截割速度为

3.768米/秒。

1.4.1.4采煤机最小设计生产率

采煤机最小设计生产率与采煤机有效开动率有关。虽然综合机械化开采在我国中厚煤层一次采全高工作面的应用已经成熟，

机械设备的生产加工技术也比较完善，设备可靠性也大大提高，但采煤工作面煤层潜在的变数及机械设备的检修等的各种因素均影响采煤机有效开动率，我国平均水平在40％左右。设计取正常开动率为40％。

采煤机最小设计生产率由下式计算：

Q min =W 24⨯0. 4

式中：

Q m i n ——采煤机最小设计生产率，t/h，

W ——采煤工作面的日平均产量，750000÷300=2500（t ） 0.4——采煤机有效开动率。

则：Q min =W 2500==260. 4(t /h ) 24⨯0. 424⨯0. 4

1.4.1.5采煤机在截割时的牵引速度及生产率

采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产效率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产效率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多，采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截煤机时的牵引速度，要根据下述几个方面因素，综合考虑。

1、根据采煤机最小设计生产率Q m i n 决定的牵引速度V 1, V 1=Q min m/min 60·H ·B ·γ

式中：Q m i n ——采煤机最小设计生产率，260.4t/h，

H ——采煤机平均采高，2.65m ，

B ——采煤机截深，0.6m

γ——煤的容重，1.35t/m3

V 1=Q min 260. 4==2. 02(m /min) 60·H ·B ·γ60⨯2. 65⨯0. 6⨯1. 35

2、根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V 2，

采煤机截割过程中，是滚筒以一定的转速n ，同时又以一定的牵引速度V 2沿工作面移动，切削厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m ，则截齿最大的切削厚度h m a x 在月牙中部，可用下式求出。

h max =1000V 2 mm m ⋅n

上式中，m 一般取3，n 根据上面的计算取45转/分。一般来说，h m a x 应小于截齿伸出齿座长度的70％，根据国产采煤机的实际情况，取45mm 。

则：V 2='m ⋅n ⋅⋅h max m/min 1000

式中：h ’m a x ——截齿在齿座上伸出长度的70％，取45mm 。 则：V 2='m ⋅n ⋅h max 3⨯45⨯45==6. 075(m /m i n ) 10001000

3、按液压支架的推移速度决定牵引速度V 3

一般讲支架的推移速度应大于采煤机的牵引速度较好，这样可保证采煤机安全生产。

截割时牵引速度V 应根据上述三方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V 1，但应小于V 2，并与V 3协调，使采煤机既能满足工作面生产能力的要求，又可避免齿座或叶片参与截割，并能保证采煤机安全生产。

综上所述，采煤机的牵引速度取V ＝4m/min

采煤机的牵引速度确定后，则采煤机的生产率Q 为

Q ＝60·H ·B ·V ·γ t/h

将上述确定的直带入公式求得采煤机的生产率为

Q ＝60×2.65×0.6×4×1.35＝515.16（t/h）

1.4.1.6采煤机所需电机功率

由于采煤机在截割和装载过程中，受到很多因素的影响，所需电机功率大小，很难用理论方法精确计算，常采用类比法或比能耗法来估算。采用比能耗法估算电机功率，是根据采煤机生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗电功率）试验资料来确定。如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。

本设计煤层截割阻抗为A X ＝375N/mm，根据下述公式可求得采煤机截割时的比能耗H ωX

H ωX =A X ⋅H ωB A

式中：H ωX ——煤层截割比能耗，kW ·h/t，

A X ——煤层截割阻抗，375 N/mm，

A ——基准煤截割阻抗，取190 N/mm，

H ωB ——基准煤比能耗，通过插入法计算知，当牵引速度为5.5m/min时，基准煤比能耗为0.39 kW·h/t。

则：H ωX =A X 375⋅H ωB =⨯0. 39=0. 77(kW ⋅h /t ) A 190

由于本设计采煤机为双滚筒采煤机，所以后滚筒的截割比能'X 可由下式求得。 耗H ω

'X =K 3⋅H ωX H ω

式中：K 3——后滚筒工作条件系数，根据采煤机割煤方式，取0.8。

'X =K 3⋅H ωX =0. 8⨯0. 77=0. 616(kW ⋅h /t ) 则：H ω

采煤机所需电机功率为：

N =Q 'X ) (0. 6H ωX +0. 4H ωK 1+K 2

式中：K 1——功率利用系数，采煤机用一台电机驱动，取1， K 2——功率水平系数，查表取0.95(牵引速度调节方式为自动调节，电机最大转矩和额定转矩的比值取2.2～2.4)

则：N =643. 95(0. 6⨯0. 77+0. 4⨯0. 616) =233. 9(kW ） 1+0. 95

由于国内采煤机的功率均以系列化，根据计算数值就近选取，设计选采煤机的功率为300kW 。

1.4.1.7采煤机牵引力

根据采煤机电动机的功率，可直接查表求得采煤机的牵引力。 查表：采煤机牵引力250～300kN 。