采煤机学习教程.pptx

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1、 第七章 概 论第一节 采煤机在综合机械化采煤中的地位和作用 煤炭是我国的主体能源，在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。特别是改革开放以来，煤炭工业取得了长足发展，为国民经济的持续快速发展提供了基础能源保障。煤炭是我国的主要能源，在已探明的化石能资源中煤炭约占94，是国民经济和社会发展不可缺少的物质基础。我国正处在全面建设小康社会的现代化进程中，经济和社会的发展对煤炭的需求快速增长。2004年全国煤炭产量达到1956亿，约占一次能源生产总量的7l；占一次能源消费总量的65，居世界第一位，2005年全国煤炭产量219亿t，2006年全国煤炭产量2325亿t，但煤炭供应仍出现了紧张的局面。据预

2、测，2010年中国煤炭需求将达到25亿t，2020年将达到28亿30亿t。按目前生产矿井和在建矿井能力分析，供应缺口仍巨大。满足国民经济当前和长远发展对煤炭的需求、保障能源安全、提升煤炭产业生产力水平和核心竞争力、保障煤炭供应能力是“十一五”和今后一段时间的重大任务。第1页/共33页 采煤工作是在采煤工作面完成的，采煤工作面的主要工作是破煤、装煤、运煤和顶板控制。首先要将煤从整体的煤壁上截割破碎下来，再把破碎下来的煤装人工作面输送机运出工作面，再经过工作面巷道及煤矿的运输提升系统运到地面。煤采出后的裸露空间和采煤工作的人员和设备必需的空间维护和保障由顶板控制来完成。采煤机是完成破煤、装煤两个功

3、能的机械设备，采煤机能够截割破碎煤量的多少决定了采煤工作面的煤炭产量，采煤机也决定了产出煤炭的质量(块煤率、含矸率等)，采煤机还决定了工作面能否通过地质构造的能力。第2页/共33页 人们总是希望采煤工作面能够生产出更多的煤炭，有更高的效率。因此，采煤机的技术发展一直没有停止过，截割功率越来越大，牵引力和牵引速度越来越高。随着采煤机技术的发展，采出的煤炭越来越多，就要求运煤的刮板输送机和顶板控制技术必须相应协调地发展，不协调时会相互制约；当关键技术突破时又相互促进。在采煤机械化的发展过程中，采煤机的发展始终处于主导地位。我国采煤机技木经过半个多世纪的发展，从国外设备仿制、国外设备和技术引进、自主

4、产品技术研制、国际合作研制、自主技术创新等发展过程，我国的采煤机技术理论和产品从无到有，已形成了开采范围0855 m、适应倾角055、总装机功率最大达2 215 kW的具有自主知识产权的采煤机产品和理论基础。第3页/共33页第二节 采煤机的发展演变过程 采煤机的发展是和采煤工作面机械化的的发展密切相关的。我国的采煤工作面机械化经历了打眼放炮采煤(炮采)、普通机械化采煤(普采)、高档普通机械化采煤(高档普采)和综合机械化采煤(综采)四个阶段。20世纪50年代是以打眼放炮采煤为主的阶段，破煤是用煤电钻在煤壁上钻出炮眼孔，装入安全炸药，爆破把煤破碎。人工用板锹把破碎的煤装入刮板输送机。为了增加爆破时

5、的自由面，提高爆破效果以及装煤时能有平滑的底板，使用了截煤机在靠近底板处掏槽。截煤机采用截盘式截割机构，牵引机构用卷绳筒和钢丝绳，主电动机两端出轴同时驱动截割部和牵引部。运煤采用可拆卸搬移的刮板输送机。顶板控制采用木支柱和木顶粱。截煤机和刮板输送机之间有一排木支柱，所以采完一刀以后，要把刮板输送机拆卸，用人工搬到新的位置重新安装。为了减轻人工打眼和人工装煤的繁重体力劳动，在截煤机的基础上，从前苏联引进技术制造了采煤康拜因(联合采煤机)，它采用截框式截割机构(框形截盘+破碎杆+破碎盘)，主电动机和牵引部不变，在截割部后面再拖上一个独立的刮板抛射式装煤机，把破碎下来的煤越过一排木支柱装入刮板输送机

6、。由于功率小、截深大、产量低，需要专用机道采煤后悬顶面积大，需人工跟进支护，顶板不易控制，在采煤机和刮板输送机之间有一排支柱，刮板输送机必须拆卸后人工搬移并重新安装。因此，20世纪50年代每个采煤工作面的月产量只有几千吨。第4页/共33页 20世纪60年代中，开始发展了普通机械化采煤。破煤和装煤工作使用浅截深单滚筒 采煤机，装煤工作采用铠装式可弯曲刮板输送机，顶板控制采用摩擦式单体金属支柱和铰接式金属顶梁。刮板输送机中部槽得到加强，采煤机可以不用专门的机道骑在中部槽上行走采煤机截深减小了，采煤后裸露的顶板可以用铰接顶梁来支护，在采煤机、刮板输送机和煤壁之间没有了支柱，可弯曲刮板输送机可以用推移

7、千斤顶向前推移，不用再拆卸后人工搬移了，摩擦式单体金属支柱代替了木支柱，不仅节约了木材，对煤层厚度变化的适应性增强了支撑力提高了。普通机械化采煤使用的采煤机是浅截深单滚筒采煤机，采用滚筒式截割机构，螺旋滚筒同时完成破煤和装煤。牵引机构先用摩擦绳筒和悬挂在工作面全长上的钢丝绳，张紧的钢丝绳和摩擦绳筒之间靠摩擦力使采煤机移动。后来牵引机构改进为主链轮和悬挂在工作面全长上的牵引链(圆环链)，两者啮合使采煤机移动。主电动机同时驱动截割部和牵引部工作。MLQ一64是我国1964年仿制波兰的第一台浅截深单滚筒采煤机，把固定滚筒改进为带摇臂可调高的螺旋滚筒以后，定型为MLQ一80型(图71)。主电动机的小时

8、功率为80kW(长时功率为60kW)，牵引速度025mmin，最大牵引力90kN。1971年研制的DYl50型单滚筒采煤机(图72)，主电动机的长时功率为150kW，牵引速度0-6 mmin，最大牵引力120kN。第5页/共33页 高档普通机械化采煤(图73)是在普采的基础上，把摩擦式单体金属支柱改为单体液压支柱而成的。由于摩擦式单体金属支柱在支撑时依靠斜铁人力支撑(后曾用支撑器)，费时费力，初撑力达不到要求；工作阻力只能是增阻式，不是恒阻式；回柱时要人工用大锤操作，费力且极不安全。单体液压支柱改善了摩擦单体金属支柱的上述缺点，使采煤工作面的 煤产量得到提高，据1985年的统计，普采工作面平均

9、月产11 028t(2006年达到16028t），高档普采工作面平均月产16113t(2006年达到23 884t)。高档普采使用的采煤机主要是DYl50型单滚筒采煤机。采煤工作面产量的提高，使得单体支柱(不论是单体金属支柱还是单体液压支柱)的支撑、搬移和回柱的工作量大大增加，矿工的劳动强度也相应增加，限制了煤产量的进一步提高，也限制了采煤机和刮板输送机技术和性能的进一步发展。于是我国从20世纪70年代开始研制综合机械化采煤设备。综合机械化实现了采煤工作面全部机械化生产，破煤、装煤使用双滚筒采煤机，运煤使用刮板输送机，顶板控制使用液压支架，消除了繁重的人工体力劳动。综合机械化采煤的出现、完善和

10、推广使用为采煤机械化开创了新的时代。采煤能力大幅度提高，综采工作面子均月产量从1977年的21 688吨提高到2006年的105 320 t，平均每工效率从1977年的6540 t提高到2006年的37885t，实现了高产高效，为煤矿集约化生产创造了条件，出现了一矿一面的高产高效矿井。综合机械化的使用范围也扩大了。我国最早为综合机械化研制的采煤机是1970年设计，1978年鉴定的MD-150型双滚筒采煤机，主电动机功率150kW，牵引速度06 mmin，最大牵引力160 kN，最大截割高度25 m。1975年仿制的MLS3170型双滚筒采煤机，主电动机功率170 kW，牵引速度0933 mmi

11、n，最大牵引力210 kN，最大截割高度26 m。以上两种采煤机都是液压调速，牵引机构为牵引链和牵引链轮。提高生产能力的要求，要增加采煤机的截割功率，同时也必须加大牵引速度和牵引力，而采用牵引链和牵引链轮的牵引机构却限制了牵引力的提高。并且在实际使用中出现了一些不安全的因素，由于悬挂在工作面全长的牵引链仍然具有很强的弹性，在工作面往往 由于它的弹跳造成附近人员的伤亡，如果牵引链断裂则危险性更大，由于弹性变形量大往往 出现链轮的排链不畅引起卡链现象，弹性也使采煤机移动很不稳定。因此，在20世纪70年代末出现了“无链牵引”。无链牵引开始曾经有两种形式，一种是油缸迈步行走式，另一种是轮轨啮合行走式。

12、前者没有获得推广，获得普遍推广使用的是轮轨啮合式行走机构。由此，采煤机由“链牵引”变成了“轮轨啮合式行走”。轮轨啮合式行走一般都使用两个行走轮，使采煤机的牵引力增加，生产能力提高。最初研制的采煤机有MG300一W型采煤机(图7-5)和MXA一300型采煤机。MG300一W型采煤机的主电动机功率300 kW(或2X 300kW)，第6页/共33页 牵引速度06 mrain，牵引力400 kN，最大截割高度38 m，采用销轮齿轨啮合式行走机 构。后来又扩展成MG400一W型，主电动机功率加大到400 kW，行走机构改用齿轮销轨啮合式。MXA一300型采煤机的主电动机功率300 kW，工作牵引速度0

13、417 mrain，最大工作牵引力400 kN，调动牵引速度417835 mmin，最大调动牵引速度时的调动牵引力200 kN，采用齿轮销轨啮合式行走机构。轮轨啮合式行走机构的使用允许进一步提高采煤机的牵引力，但是，牵引力的增加和牵引速度的提高要求行走功率加大，而液压调速装置的功率决定于油压和流量。油压提高使得液压件和液压系统的可靠性降低，流量提高使得液压件和液压管路的尺寸加大。同时液压调速在使用中暴露的缺点，如对油液的清洁度要求高，效率低，发热高，可靠性差，矿物袖不耐燃等。由于，在大功率电力电子器件逐渐成熟的条件下，于20世纪80年代末90年代初开始研制电气调速的采煤机。我国第一台电气调速的

14、采煤机是1986年开始设计的中波合作研制的MG344一PWD型薄煤层采煤机，采用非机载的变频调速装置，行走电动机的功率为22 kW。电气调速和采煤机总体结构横向布置的广泛应用，使得采煤机的生产能力得到大幅度提高，到了21世纪，发展更加迅速。目前采煤机的总装机功率已经超过2 000 kW，最大牵引力已经超过1 000 kN，最大工作牵引速度已经超过10 mmin。2006年，一个综采工作面的最高年产量已经达到1 144万t，最高月产量达到107万t。采煤机技术已经迈向自动化的阶段。第7页/共33页第十五章 短长壁采煤机技术短长壁采煤机是一种特殊类型、多用途的单滚筒采煤机。国外大多从缺口机或巷道掘

15、进机发展而来，常用于短壁工作面、短长壁工作面或多机开采的长壁工作面。该类型采煤机在20世纪80年代法国有MS一950，MA一132；德国有ESA一60一L，ESA-150一L，ESA-150一K，波兰有KGU一130等型号，均为液压牵引，装机功率小于等于150 kW。应短壁工作面开采之急需，20世纪80年代中期新疆乌鲁木齐矿务局六道湾煤矿曾引 进法国MS-950型采煤机，其工作方式为骑工作面刮板机，卧式滚筒正面截割，因割出曲面、顶、底均不规矩，给推溜、移架造成一定困难，且装煤率低，使用效果很不理想。第8页/共33页 不少短壁工作面曾用传统的单滚筒采煤机DYl50回采，打眼放炮开缺口，因缺口长度

16、占工作面长度的比例过高，很不经济。窑街矿务局在短壁工作面还试用过双滚筒采煤机MLS3，但因工作面长度限制，采煤机始终处于斜切状态，工况恶劣，最后割出凸弧形工作面。鉴于以上尝试均未获预期效果，原煤炭部于1987年立项、招标研制“短机身采煤机”，并列为重点攻关项目。此后多年，我国逐步研发出多种型号短壁采煤机如：MGD 150一NW型短壁采煤机，MGD 150一N型有链牵引短壁采煤机、MG 250300系列电牵引短壁采煤 机等。第9页/共33页第一节 短壁采煤机的特点一、特点 短壁采煤机是一种外形独特，性能良好，用途广泛的特殊单滚筒采煤机。它有别于其他采煤机的基本特点如下：采煤机机身短，一般3 m左

17、右，滚筒可完全进入平巷内，可随机推溜满刀切割，而不用斜切进刀；摇臂布置在机身中部，采用可靠的齿条一油缸调高系统，不能360回转，但可以过上方或过下方摆动范310；通过改变摇臂长度和机面高度来适应不同的采高范围。除了上述中置单节摇臂的基本型外，国外还有专门用于大断面巷道掘进的侧置两节播臂型等。第10页/共33页 二、应用范围 由于短壁采煤机独特的特点，决定了它具有特殊的应用范围。(一)急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采急倾斜特厚煤层，属难开采煤层。采用短壁采煤机，水平分层放顶煤开采，是较好的开采方法，窑街、乌鲁木齐、包头、靖远、晋百、辽源、青海等地用短壁采煤机实现急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采，

18、综采、高档普采都有。第11页/共33页 (二)“三下一上”采煤 在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不受开采影响而破坏，又要尽量多出煤炭。在水体下和承压水体上采煤时，要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产。在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受开采的影响而破坏。我国“三下一上”所造成的煤炭呆滞储量之多在世界上是罕见的。根据1994年的不完全统计，我国的“三下”压煤量达122Gt，其中建筑物及村庄下压煤738Gt，铁路下压煤我国有125条较大的河流压煤，还有微山湖、太湖、大冶湖和渤海等湖海下压煤。在华北、东北和华东平原地区普遍有第四系的含

19、沙层覆盖，这些地区的煤田浅部开采都存在含水沙层下采煤问题。在华北、华东地区的主要矿区开采石炭二叠纪煤层。石炭二叠系的基盘是奥陶系石灰岩，厚度很大并含有丰富的岩溶承压水，煤底板突水会给矿井造成严重的威胁。第12页/共33页 我国的“三下一上”采煤已经取得了很大的成就，有百余个煤矿、两千多个采煤工作面开采了“三下”压煤。条带式开采是常用的“三下一上”采煤方法。短壁采煤机及其配套设备是目前最实用的“三下一上”采煤设备。条带式开采的特点是：根据开采深度、采高、地面允许下沉量等参数，确定工作面长度、走向长度和煤柱宽度。双巷工作面长度一般2080m，单巷工作面长度甚至可以小于10m。兖州杨村煤矿村庄下条带

20、式采煤，一般采宽50m(窄时30m)，留宽50m；煤厚78m机采高度23m；受皮带输送量400 th限制，产量3 470 td。如果平巷运输能力提高到1 000th，可实现10 000 td。第13页/共33页 (三)煤柱和边角煤回收 一些中老矿区或矿井，有大量的煤柱和边角煤急需回收；一些矿区或矿井受小煤窑影响，有大量的边角煤。这些煤柱或边角煤一般宽几十米，长几百米，矿压比较集中，过去大多炮采或丢弃。现在可以使用短壁采煤机，配上与该矿长壁面通用的液压支架和基本通用的输送机，进行回收。如果沿空送巷维护困难，也可以中间送巷搞对拉工作面。大同四台煤矿井田范围内有70多个小煤窑，资源破坏严重。2002

21、年以来采用短壁采煤机、短壁输送机配现有液压支架开采多个短壁工作面，工作面长度6575 m，走向长度330m。每天一班生产，一班检修，产量2 000td。第14页/共33页 (四)短壁工作面双巷或单巷开采 短壁工作面一般双巷开采。在工作面较短或巷道维护困难的条件下，如果把短壁工作面当作掘进头，解决好通风安全，也可以实行短壁工作面单巷开采。(五)长壁工作面开机窝 双滚筒采煤机斜切进刀较废工时。国外20世纪80年代开始就有在长壁工作面一端或两端布置短壁采煤机，专门用来开缺口，或在Z型工作面用一台短壁采煤机专门掘巷道，从而提高整个工作面的产量和进度。(六)煤巷掘进 短壁采煤机配拐弯输送机和巷道支护设备

22、，可用于巷道掘进，采煤机用斜切方式进刀。用于巷道掘进时摇臂从上边回转。第15页/共33页第16页/共33页第十六章大功率采煤机技术特点 大功率采煤机是指采煤机摇臂单个截割功率租650kW，总装机功率达到1600 以上的采煤机。这类采煤机的主要特点是：装机功率大，国内上海分院研制的MG 2215一GWD采煤机，截割电机功率达到900kW，装机总功率达2 215kW；国外机组目前最大装机功率是德国Eickho“SLl000采煤机组，目前该机装机功率最大2390kW，采煤高度 大，MG 9002215一GWD采煤机采高达62m，SLl000采煤机采高达6，6m，机器重量大，2215采煤机重125t，

23、SLl000采煤机重1257t，适应工作面倾角小，由于机器质量大，在倾角大的工作面下滑力太大，因此只适用于近水平工作面，适应倾角小于等于15。第17页/共33页第十八章 滚筒式采煤机技术发展趋势 经过我国采煤机械科研、制造业和煤炭生产企业一线人员近20a的共同努力，目前我国采煤机械技术水平与国外距离逐渐缩小，除了采煤机械高端产品，我国采煤机械的中低端产品已经能够满足国内市场需求，个别产品已经实现了出口.近几年来，在高新技术牵动下，高效综采装备的研制开发取得了重大进展。美国JOY公司、德国DBT公司和EkhoH公司等世界采矿机械制造商在较短时期内推出了新一代综采设备，在整体结构设计、技术性能、生

24、产能力指标等方面有创新性突破。纵观以上国内外 采煤机技术现状，可知未来采煤机主要技术特征：大功率、电牵引、高效可靠、安全环保、自动化、智能。网络化。第18页/共33页第一节 提升牵引速度和加大装机功率是增产提效的必要手段在煤炭生产企业努力实施增产提效的目标下，采煤机生产能力是提高综采工作面的产量的决定因素之一。目前无论是厚煤层开采，还是薄煤层开采，增产提效是一个永恒的话题。对于大采高采煤工艺而言，提高产量的直接而有效的办法就是提高采煤机有效的采煤时间。在长壁回采工作面设计长度逐渐增加的趋势下，提升采煤机牵引速度和加大总装机功率是一种最有效的手段。即截割功率大，滚筒转数低，牵引速度高，窄截深切割

25、。采用这种技术一方面可提高采煤机产量和块煤率。另一方面，采用窄截深斜切进刀法，缩短输送机弯曲段溜槽长度和采煤机进刀周期，由此提升了在一个长壁工作面回采周期内的采煤机有效采煤时间。对于薄煤层采煤工艺而言，因薄煤层地质构造复杂，加大装机功率和加大截割深度，可以直接提升薄煤层采煤机的过断层能力和开采能力，从而提升薄煤层回采工作面的产量和效率。第19页/共33页第二节 1140V电压等级的多形态电牵引技术 从目前发展的三种电磁滑差调速，交流变频调速和开关磁阻调速等三种主要电牵引技术分析，为了满足我国未来高效集约化煤炭生产的要求，电牵引技术将在上述的三种调速技术的基础上进一步向中高电压发展。发展1140

26、V电压等级的电牵引技术，不仅可以简化采煤机牵引的电力拖动系统的结构，而且进一步提升采煤机的牵引功率和牵引力，尤其在薄煤层采煤机整机结构的优化。第20页/共33页第三节 高电压的采煤机供电系统 随着采煤机总装机功率的加大，电动机直径和供电电缆直径在采煤机总体设计中逐渐成为一个主要问题。目前大采高电牵引采煤机总装机功率达到了2kW以上，薄煤层采煤机的总装机功率也达到了550kW以上，因此，提升工作面的供电电压是必然趋势。第21页/共33页第四节 大截齿的高强度块煤截割机构目前我国螺旋滚筒的设计能力已有飞速的发展，接近了国际同行业的技术水平，但是由于元部件的制造工艺不成熟和稳定性差；国产强力镐型螺旋

27、滚筒的使用寿命(过煤量)仅为120150万吨(截割硬质煤体)或250万吨(截割软质煤体)，而国外的螺旋滚筒使用寿命在截割硬质煤体时已达到了200250万吨。其差距主要表现在镐型截齿刀头脱落，齿座的定位孔间隙变大引起截齿丢失及螺旋叶片磨损。这些失效直笨引起采煤机工况的恶化，加剧所截割的煤体或岩体对采煤机传动系统的冲击。这样不仅降低了螺旋滚筒的使用寿命，也降低了采煤机的开采效率。同时目前国内生产的螺旋滚筒最大直径为2 240，而46m厚煤层开采需要直径+2 500或令2 700的螺旋滚筒。随着采煤机功率的增加和生产能力的提高，采煤机工作机构滚筒载荷也将提升。为了提高采煤机的破煤效率和块煤率，发展大

28、截齿技术是有效提高滚筒的过煤能力的发展。第22页/共33页第五节 基于记忆截割的采煤机自适应控制系统 随着高产高效采煤工作面的发展，为了提高采煤工作面开采效率、煤质质量控制和采煤作业的安全性，从而要求采煤机滚筒的开采高度进行自动控制。采煤机自动调高技术研究已有半个世纪的历史，经历了红外线测试技术、振动测试技术和记忆截割技术的试验和实践，目前我国引进的国外采煤机主要采用基于记忆截割技术的采煤机自动调高控制。长期以来我国在该技术一直处在这些技术的比较分析研究阶段。我国是一个煤炭生产大国，提高煤炭开采效率和提升作业安全是煤炭机械行业的二大任务，采煤机开采自适应控制技术也是采煤机械技术发展的趋势。采煤

29、机自适应控制技术是实现我国无人化综采工作面的关键技术，记忆截割技术又是I该技术的突破口。第23页/共33页第六节 基于网络的采煤机故障分析的智能技术 目前采煤机故障表现方式是“黑洞现象”，并无过程记录。多种综合因素影响造成的采煤机故障，现场实际判断较难。在无故障发生的过程记录条件下，无法判断引起故障结果的最初原因。采煤机信息处理处于“信息孤岛”状态。为了提高电牵引采煤机可靠性和自动化程度，通过增加故障诊断功能，早期发现引起故障的隐患和及时处理，防止采煤机故障扩大引起的工作面停产。第24页/共33页第七节 基于网络化、模块化的分布式采煤机电气控制系统 未来我国采煤机电气控制技术将发展DSP技术和

30、ARM技术的综合集成技术。目前我国在一些高端采煤机开发上已经应用了DSP技术和模块化、网络分布式技术。随着采煤机技术，我国将研发出一套具有自主知识产权的采煤机模块化、网络分布式的控制系统。即系统将按功能划分模块，采煤机产品的控制系统可以根据用户需求，通过不同的模块组成不同自动化程度的控制系统。这些模块包括：中央处理器模块、传感中心模块、网络通讯模块、记忆截割控制模块、故障分析模块、安全检测控制模块、工作面三机联动控制模块。在信号处理芯片上，将会采用DSP芯片和ARM芯片，前者具有很强的实时性，后者具有很强的功能性，ARM芯片组成的嵌入式系统不仅可以运行操作系统，丽且具备众多的网络通讯接口和视频

31、信号处理功能，这些功能将为采煤机远程控制技术发展提供良好的基础。第25页/共33页第八节 基于采煤机械产品寿命周期的现代设计分析技术现代工业设计技术已实现了基于变量的参数化模型技术、基于动态导航和智能型知识检索技术、基于网络通讯的协同技术、虚拟仿真技术等；同时与PDM产品数据管理、企业资源计划、协同商务系统等企业信息化系统有gl结合，已经成为现代企业的产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案。虚拟设计制造技术是当今非常活跃的、前沿的研究领域，是先进设计制造技术的发展方向。它为企业提供了提高产品竞争力的一种手段。为产品提供了从设计、工艺、制造，装配、分析、检测及维护的全过程

32、的仿真，是企业实现制造业信息化的强有力工具。第26页/共33页 基于计算机中生成的产品虚拟原型，进行虚拟装配、虚拟制造、虚拟试验、动态仿真和有限元分析，这些技术的应用可以提高产品的设计质量，减少售后服务费用；优化加工工艺过程，用最佳的工艺方案加工出合格的产品；缩短了产品的研制周期，又节省了试验费用。在工程机械虚拟设计制造技术的发展过程中，实现信息与模型共享、保持数据的统一、提高信息转换的效率、缩短设计生成周期、提高产品设计质量、保证产品使用可靠性是行业中亟待解决的问题。第27页/共33页 采用现代设计和分析方法是提升采煤机的设计可靠性的必要手段。采掘机械可靠性工程分析涉及到零部件的静强度、接触

33、强度和疲劳强度分析、热平衡传导、振动分析和运动学与动力学分析。而这些分析都要基于统一数据接口的产品数字化模型，为此需要解决：基于统一数据接口的三维实体数字样机研发平台技术；煤及岩切割过程的接触分析与采掘机械工作载荷确定、采掘机械整体结构动力学分析、采掘机械的强度和疲劳分析与优化、采掘机械的可靠性系统分析技术、建立基于煤岩特性的采掘机械载荷数据库和采掘机械模型库等技术。第28页/共33页第九节 综采工作面装备三机联动远程可视化控制技术一、采煤机在回采作业时的截割滚筒自动调高 在综采机械采煤机作业中，通常采煤机沿刮板输送机的轨道在工作面内利用螺旋滚筒实现落煤和装煤。由于煤层厚度变化和地质断层的出现

34、，因此目前主要依靠采煤机司机通过观察地质条件变化来控制采煤机滚筒的截割高度。采煤机自动调高技术是实现采煤机远程控制的首要解决的关键技术。第29页/共33页 二、采煤机与液压支架的协调控制 在机械化采煤作业时，司机同时要观察采煤机运行前方的液压支架工作状态，即支架是否支撑到位，前掩护梁是否收回等问题，这就需要解决液压支架与采煤机的协调控制。三、采煤机与工作面输送系统的协调控制 综采工作面输送系统的工作状态决定采煤机如何控制，例如工作面刮板输送机和顺槽带式输送机出现运量超限、输送系统故障等问题，需要及时调整采煤机工作参数。第30页/共33页 四、采煤机与工作面安全保障系统和地质保障系统的协调控制

35、实际采煤机中会产生大量的煤尘，而截割滚筒也不能避免截割岩石产生的火花，甚至作业面会出现瓦斯和地下水的涌出，这就需要解决与安全保障系统和地质保障系统的协同控制。五、采煤机远程控制方法和技术 目前国内外的主要采煤机控制均具备了就机控制、端头站有线控制和无线电遥控。由于采煤机工作面设备信号干扰和屏蔽以及司机目测距离的限制，无线电遥控距离在510m的范围内，同时控制信息量有限，无法满足远程控制的要求。六、采煤机运行状态分析方法和技术 目前国内外的主要采煤机只具备基于电气系统的故障分析，对于机械传动系统的故障分析主要依靠司机的判断。七、综采工作面信息传输、交互方法和技术 保证远程协同控制需要采煤机和配套设备的大量信息参数决策控制，这就要求综采工作面建立宽带的矿用通讯网络。而目前主要采用芯线、动力载波、基于modbus协议的网络通讯方法，无法满足大信息量传输的要求。第31页/共33页 谢 谢第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页