670th燃煤鍋爐省煤器設(shè)計-畢業(yè)論文

XXX：670t/h燃煤鍋爐省煤器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE52PAGE53第1章緒論1.1概述煤粉燃燒是燃煤電廠鍋爐的主要燃燒方式，提高煤粉燃燒效率、改善其燃燒特性和減少有害氣體排放成為煤粉燃燒技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵研究課題。影響煤粉燃燒過程的因素除燃燒器結(jié)構(gòu)、燃燒環(huán)境等外在因素外，煤粉本身的內(nèi)在因素將起重要的作用。超細化煤粉燃燒技術(shù)就是從改變煤粉自身的物理與化學(xué)特性入手，來達到完善煤粉燃燒過程的目的。煤粉超細化后，其物理結(jié)構(gòu)與燃燒特性得到完善，其燃燒效率，燃燒穩(wěn)定性進一步提高，NOX氣體生成量要遠小于常規(guī)煤粉，超細化煤粉為燃料的電廠綜合經(jīng)濟性指標(biāo)亦高于常規(guī)煤粉為燃料的燃煤電廠。超細化煤粉燃燒方式與常規(guī)煤粉燃燒方式相比具有穩(wěn)燃效果好、燃燒效率高、低NOX污染以及綜合經(jīng)濟性高等優(yōu)點。本文采用熱分析法對煤粉顆粒粒度變化對燃燒特性的影響進行了研究，得到了一些有益的結(jié)論。傳統(tǒng)意義上的省煤器（英文名稱3conomizer）就是鍋爐尾部煙道中，將鍋爐給水加熱成七寶壓力下的飽和水的受熱面，由于他吸收的是比較低溫的煙氣，降低了煙氣的排煙度，節(jié)省了能源，提高了效率，所以稱之為省煤器。傳統(tǒng)意義的省煤器分類有多種方式，可按如下幾種方式分類：1、按給水被加熱的程度：可分為非沸騰式和沸騰式兩種。2、按制造材料分：有鑄鐵和鋼管省煤器兩種。非沸騰式省煤器多采用鑄鐵制成的，但也有用鋼管制成的，而沸騰式省煤器只能用鋼管制成。鑄鐵省煤器多應(yīng)用于壓力≤2.5MPa的鍋爐。如壓力超過2.5MPa時，應(yīng)當(dāng)采用鋼管制成的省煤器。3、按裝置的形式分：有立式及臥式兩種。4、按排煙與給水的相對流向分：有順流式、逆流式和混合式三種起作用是：1、吸收低溫?zé)煔獾臒崃?，降低排煙溫度，減少排煙損失，節(jié)省燃料。2、由于給水進入汽包之前先在省煤器加熱，因此減少了給水在受熱面的吸熱，可以用省煤器來代替部分造價較高的蒸發(fā)受熱面。3、給水溫度提高了，進入汽包就會減小壁溫差，熱應(yīng)力相應(yīng)的減小，延長汽包使用壽命。這種省煤器主要給循環(huán)增加一個回?zé)徇^程。提高吸熱平均溫度。從而增加循環(huán)效率，在鍋爐(汽包鍋爐)的啟動過程中,由于其汽水管道的循環(huán)沒有建立,即鍋爐給水處于停滯狀態(tài),此時省煤器內(nèi)的水處于不流動的狀態(tài),隨著鍋爐燃燒的加強,煙氣溫度的提高,省煤器內(nèi)的水容易產(chǎn)生汽化,使省煤器的局部處于超溫狀態(tài).為了避免這個情況的出現(xiàn),從汽包的集中下水管再接一管道到省煤器的入口,作為再循環(huán)管道,使省煤器內(nèi)的水處于流動狀態(tài).避免其汽化。綜上分析，以上省煤措施為傳統(tǒng)省煤器的方式，傳統(tǒng)省煤器主要適用于小型燃煤鍋爐的設(shè)計。所以本文認為：對于750t/h及以上的燃煤鍋爐設(shè)計，應(yīng)該采用在源頭設(shè)計并安裝一種粉碎式省煤器來實現(xiàn)更大程度的省煤節(jié)煤效果。對于粉碎式粉煤器屬于節(jié)煤方式的前沿科學(xué)，在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實行混合分類，主要有：1、錘片粉碎：包括對稱式錘片粉碎省煤器、非對稱式錘片粉碎省煤器、水平下調(diào)式錘片粉碎省煤器、傾斜下調(diào)式錘片粉碎省煤器、弧形下調(diào)式錘片粉碎省煤器和垂直下調(diào)式錘片粉碎省煤器等。2、錘片粉碎：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式錘片粉碎省煤器和側(cè)輥圓弧調(diào)整式錘片粉碎省煤器。3、特殊用途錘片粉碎：有立式錘片粉碎省煤器、船用錘片粉碎省煤器、雙輥錘片粉碎省煤器、錐體錘片粉碎省煤器、多輥錘片粉碎省煤器和多用途錘片粉碎省煤器等。錘片粉碎式省煤器采用機械傳動已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價低廉，至今在中、小型錘片粉碎省煤器中仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的錘片粉碎省煤器上，因傳動系統(tǒng)體積龐大，電動機功率大，起動時電網(wǎng)波動也較大，所以越來越多地采用液壓傳動。近年來，有以液壓馬達作為源控制工作輥移動但主驅(qū)動仍為機械傳動的機液混合傳動的錘片粉碎省煤器，也有同時采用液壓馬達作為工作輥旋轉(zhuǎn)動力源的全液壓式錘片粉碎省煤器。錘片粉碎省煤器的工作能力是指大粒度煤塊在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限加工最大大粒度煤塊厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。國內(nèi)外采用雙級粉碎方法較多。單級粉碎精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對大粒度煤塊的質(zhì)量要求較高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織一致性要好。當(dāng)煤炭粒度粉碎超過設(shè)備工作能力時，在設(shè)備允許的前提下可采用雙級粉碎的方法。有些不允許雙級粉碎的大粒度煤塊，則采用多級粉碎的方法。1.2錘片粉碎省煤器的原理1.2.1錘片粉碎省煤器的運動形式錘片粉碎省煤器的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構(gòu)成錘片粉碎省煤器的上輥和下輥對加工大粒度煤塊的旋轉(zhuǎn)、碎折等運動，主運動完成錘片粉碎省煤器的加工任務(wù)。輔運動是錘片粉碎省煤器在粉碎過程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運動。該機構(gòu)形式為三輥對稱式,上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動,通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得,兩下輥作旋轉(zhuǎn)運動,通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為加工大粒度煤塊提供扭矩。圖1.1錘片粉碎省煤器工作原理圖由圖1.1：主運動指上輥繞O1，下輥分別繞O2、O3作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。輔運動指上輥的上升或下降運動，以及上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運動等。1.2.2粉碎成型的加工方式滾圓是在外力的作用下，使煤塊的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生碎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下粉碎，如半徑較小和煤塊較厚時，應(yīng)將煤塊加熱后粉碎。在常溫狀態(tài)下進行滾圓煤塊的方法有：機械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機械滾圓是在錘片粉碎省煤器（類似于滾板機、軋圓機）上進行的。在錘片粉碎省煤器上進行大粒度煤塊的碎曲是通過上滾軸向下移動時所產(chǎn)生的壓力來達到的。它們滾圓工作原理如圖1.2所示。a）b）c）a）對稱式錘片粉碎省煤器b）不對稱式錘片粉碎省煤器c）錘片粉碎省煤器

圖1.2滾圓機原理圖用三輥碎（卷）板機碎板，其板的兩端需要進行預(yù)碎，預(yù)碎長度為0.5L＋（30~50）mm(L為下輥中心距）。預(yù)碎可采用壓力機模壓預(yù)碎或用托板在滾圓機內(nèi)預(yù)碎（圖1.3）圖1.3煤塊預(yù)碎示意圖1.3錘片粉碎省煤器的發(fā)展趨勢加入WTO后我國錘片粉碎省煤器工業(yè)正在步入一個高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的貢獻和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計“十五”期末中國的錘片粉碎省煤器總需求量為600萬輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計超過1000億元。到2010年，中國的錘片粉碎省煤器生產(chǎn)量和消費量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會大大加強，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求錘片粉碎省煤器裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢：1.從國家計委立項的情況看，錘片粉碎省煤器工業(yè)1000萬以上投入的項目達近百項；2.錘片粉碎省煤器工業(yè)已建項目的二期改造也將會產(chǎn)生一個很大的用戶群；3.由于錘片粉碎省煤器的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）錘片粉碎省煤器制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計劃在中國加大投資力度，擴大產(chǎn)能，以爭取中國更大的市場份額。民營企業(yè)的崛起以及機制的敏銳使其成為錘片粉碎省煤器工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為錘片粉碎省煤器裝備市場一個新的亮點。錘片粉碎省煤器制造業(yè)作為機床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進口設(shè)備70%用于錘片粉碎省煤器，同時也帶動了焊接、涂裝、檢測、材料應(yīng)用等各個行業(yè)的快速發(fā)展。錘片粉碎省煤器制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動了錘片粉碎省煤器制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機床有著高精度、高效率、高可靠性的特點，引進數(shù)控設(shè)備在增強企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進了我國機械工業(yè)的發(fā)展。因此，至2010年，錘片粉碎省煤器工業(yè)對制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長12%左右，據(jù)預(yù)測，錘片粉碎省煤器制造業(yè)：對數(shù)控機床需求將增長26%；對壓鑄設(shè)備的需求將增長16%；對纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長15%；對工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長12%；對液壓粉碎設(shè)備需求增長8%；；對加工中心需求增長6%；對硬車削和硬銑消機床的需求增長18%；對切割機床的需求增長30%；對精密加工設(shè)備的需求增長34%；對特種及專用加工設(shè)備需求增長23%；對機器人和制造自動化裝置的需求增長13%；對焊接系統(tǒng)設(shè)備增長36%；對涂裝設(shè)備的需求增長8%，對質(zhì)檢驗與測試設(shè)備的需求增長16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，錘片粉碎省煤器會一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以碎曲煤塊。可以說是不可缺少的高效機械。時代在發(fā)展，科技在進步，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展將對這個機械品種提出越來越高的要求，將促使這個設(shè)計行業(yè)的迅速發(fā)展。第2章方案的論證及確定2.1方案的論證一般情況下，一臺錘片粉碎省煤器所能加工的大塊煤，既工作能力，是指大粒度煤塊在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限加工最大大粒度煤塊粒度最小卷桶直徑的能力，多級粉碎可達雙級粉碎能力的一倍。但近年來，雙級粉碎的能力正日益提高。結(jié)合上章錘片粉碎省煤器的類型，擬訂了以下幾種方案，并進行了分析論證。2.1.1方案1雙輥錘片粉碎省煤器雙輥錘片粉碎省煤器的原理如圖2.1所示：1.上輥2.煤塊3.下輥圖2.1雙輥錘片粉碎省煤器工作原理圖上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時，上輥及送進大塊物料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變，壓力便向四面?zhèn)鬟f，產(chǎn)生強度很高，但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力，迫使大塊物料與剛性輥連續(xù)貼緊，目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成碎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實驗研究，壓下量越大，大塊物料碎曲半徑越?。坏?dāng)壓人量達到某一數(shù)值時，碎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無關(guān)，這是雙輥錘片粉碎省煤器工藝的一個重要特征。雙輥錘片粉碎省煤器具有的優(yōu)點：1.大塊物料不需要預(yù)碎粉碎，因此生產(chǎn)率高；2.可以碎曲多種材料，機器結(jié)構(gòu)簡單。缺點：1.對于不同碎度的制品，需要跟換相適應(yīng)的上棍，因而不適用多品種，小批量生產(chǎn)。2.可碎曲的大塊物料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于500mm以下的大塊物料2.1.2方案2錘片粉碎省煤器錘片粉碎省煤器是目前最普遍的一種錘片粉碎省煤器。利用三輥滾碎原理，使大粒度煤塊碎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1.對稱錘片粉碎省煤器特點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對稱錘片粉碎省煤器減小剩余直邊比較麻煩。2.不對稱錘片粉碎省煤器特點剩余邊小，結(jié)構(gòu)簡單，但坯料需要調(diào)頭碎邊，操作不方便，輥筒受力較大，碎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開始碎曲時最小力臂。其大小與設(shè)備及碎曲形式有關(guān)。如圖2.2所示：圖2.2錘片粉碎省煤器工作原理圖對稱式錘片粉碎省煤器剩余直邊為兩下輥中心距的一半。但為避免大塊物料從滾筒間滑落，實際剩余直邊常比理論值大。一般對稱碎曲時為大塊煤6～20倍。由于剩余直邊在校圓時難以完全消除，所以一般應(yīng)對大塊物料進行預(yù)碎，使剩余直邊接近理論值。不對稱錘片粉碎省煤器，剩余直邊小于兩下輥中心的一半，如圖2.2所示，它主要加工細粉（一般在32×3000以下）。2.1.3方案3錘片粉碎省煤器其原理如圖2.3圖2.3錘片粉碎省煤器它有四個輥，上輥是主動輥，下輥可上下移動，用來夾緊煤塊，兩個側(cè)輥可沿斜線升降，在錘片粉碎省煤器上可進行大塊物料的預(yù)碎工作，它靠下輥的上升，將煤塊端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動使煤塊端部發(fā)生碎曲變形，達到所需要。它的特點是：大塊物料對中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯邊缺陷，可以既位裝配點焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使煤塊受氧化皮不均勻嚴重。兩側(cè)輥相距較遠，對稱粉碎曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負荷等誤操作。2.2方案的確定通過上節(jié)方案的分析，根據(jù)各種類型錘片粉碎省煤器的特點，再根據(jù)錘片粉碎省煤器的不同類型所具有的特點，最后形成我的設(shè)計方案，12×2000對稱上調(diào)錘片粉碎省煤器。雙輥錘片粉碎省煤器不需要預(yù)碎、結(jié)構(gòu)簡單，但碎曲大塊煤受限制，只適合小批量生產(chǎn)。錘片粉碎省煤器結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價又高。雖然錘片粉碎省煤器不能預(yù)碎，但是可以通過手工或其它方法進行預(yù)碎。2.3本章小結(jié)通過幾種運動方案的分析，雙輥錘片粉碎省煤器雖然不需要預(yù)碎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且碎曲大塊煤受限制。錘片粉碎省煤器通用性廣，但其質(zhì)量體積大而且操作技術(shù)不易掌握。對稱三輥粉碎結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點。經(jīng)過相比較下最終決定采用錘片粉碎省煤器。第3章傳動設(shè)計對稱上調(diào)式錘片粉碎省煤器如圖3.1所示：圖3.1對稱上調(diào)式錘片粉碎省煤器它是以兩個下輥為主動輪，由主動機、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動。上輥工作時，由于煤塊間的摩擦力帶動。同時作為從動軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨的傳動系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動機、減速器、蝸輪副、螺母。工作時，由蝸輪副轉(zhuǎn)動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運動。兩個下輥可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動，使大塊物料達到所需要的曲率，形成預(yù)計的形狀。3.1傳動方案的分析錘片粉碎省煤器傳動系統(tǒng)分為兩種方式：3.1.1齒輪傳動電動機傳出的扭距通過一個有保護作用的聯(lián)軸器，傳人一個有分配傳動比的減速器，然后功過連軸器傳人開式齒輪副，進入帶動兩軸的傳動。如圖3.2所示。這種傳動方式的特點是：工作可靠，使用壽命長，傳動準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等。3.1.2皮帶傳動由電動機的轉(zhuǎn)距通過皮帶傳人減速器直接傳人主動軸。如圖3.3所示：圖3.3皮帶式傳動系統(tǒng)圖這種傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點，同時以起過載保護的作用，這種傳動方式主要應(yīng)用于具有一個主動輥的錘片粉碎省煤器。3.2傳動系統(tǒng)的確定鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計的是錘片粉碎省煤器，具有兩個主動輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動。3.2.1主傳動系統(tǒng)的確定傳動系統(tǒng)如圖3.4所示：上輥傳動壓下系統(tǒng)下輥住傳動系統(tǒng)上輥傳動壓下系統(tǒng)下輥住傳動系統(tǒng)圖3.4傳動系統(tǒng)圖所以選用了圓柱齒輪減速器，減速比i=134.719，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。3.2.1副傳動系統(tǒng)的確定為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離和器以備調(diào)整，副傳動系統(tǒng)如圖3.4所示。需要加工錐筒時，把離和器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達到只升降左機架中升降絲桿的目的。3.3本章小結(jié)收集資料對各種運動方式進行分析，在結(jié)合錘片粉碎省煤器的運動特點和工作的可靠性，最后主傳動采用齒輪傳動，副傳動采用蝸輪蝸桿傳動。第4章動力設(shè)計4.1主電機的選擇和計算4.1.1上下輥的參數(shù)選擇計算1.已知設(shè)計參數(shù)滾筒與大塊物料間的滑動摩擦系數(shù)：滾筒與大塊物料間的滾動摩擦系數(shù)：f=0.8無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù)：大塊物料截面形狀系數(shù)：大塊物料相對強化系數(shù)：大塊物料彈性模量：E=2.06×106MPa粉碎速度：m/min2.確定錘片粉碎省煤器基本參數(shù)[14]下輥中心矩：=390mm上輥直徑：=300mm下輥直徑：=240mm上輥軸直徑：=180mm下輥軸直徑：=130mm最小粉碎直徑：=600mm筒體回彈前內(nèi)徑：=506.607mm4.1.2主電機的功率確定因在加工大粒度煤塊時，大粒度煤塊不同粉碎量所需的電機功率也不相同，所以要確定主電機功率，大粒度煤塊粉碎需按四次粉碎計算：1．粉碎40%時1）大塊物料變形為40%的基本參數(shù)mmmm2）大塊物料由平板開始碎曲時的初始碎矩M1kgf·mmW為大粒度煤塊的抗壓截面模量。3）大塊物料變形40%時的最大彎矩M0.4kgf·mm4）塊料從kgf·mm上輥受力：kgf下輥受力：kgf5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩=kgf·mm6）大塊物料送進時的摩擦阻力矩kgf·mm7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩kgf·mm8）錘片粉碎省煤器送進大塊物料時的總力矩kgf·mm9）錘片粉碎省煤器空載時的扭矩:：大塊物料重量G1:kg：聯(lián)軸器的重量[8]:選ZL10，=180.9kg：下輥重量:kgkgf·mm10）粉碎時大塊物料不打滑的條件：kgf·mmkgf·mm因為，所以滿足。11）驅(qū)動功率：kgf·mmkw2.粉碎70%時1）大塊物料成型70%的基本參數(shù)mmmm2）大塊物料變形70%時的最大碎矩M0.7kgf·mmkgfkgf3）大塊物料從kgf·mm4）消耗于摩擦的扭矩kgf·mm5）大塊物料送進時的摩擦阻力矩kgf·mm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失kgf·mm7）機器送進大塊物料時的總力矩kgf·mm8）錘片粉碎省煤器空載時的扭矩kgf·mm9）大塊物料不打滑的條件kgf·mm因，所以滿足。10）驅(qū)動功率kgf·mmkw3.粉碎90%時1）大塊物料成型90%的基本參數(shù)mmmm2）大塊物料變形為90%時的最大碎矩M0.9kgf·mmkgfkgf3）大塊物料從kgf·mm4）消耗于摩擦的扭矩kgf·mm5）大塊物料送進時的摩擦阻力矩kgf·mm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失kgf·mm7）機器送進大塊物料時的總力矩kgf·mm8）錘片粉碎省煤器空載時的扭矩kgf·mm9）加工時大塊物料不打滑的條件：kgf·mmkgf·mm因，所以滿足。10）驅(qū)動功率kgf·mmkw4．粉碎100%時1）大塊物料成型100%的基本參數(shù)mmmm2）大塊物料變形為100%時的最大碎矩M1。0kgf·mm3）大塊物料從kgf·mmkgfkgf4）消耗于摩擦的扭矩kgf·mm5）大塊物料送進時的摩擦阻力矩kgf·mm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失kgf·mm7）機器送進大塊物料時的總力矩kgf·mm8）空載時的扭矩kgf·mm9）大塊物料不打滑的條件kgf·mmkgf·mm因為，所以滿足。10）驅(qū)動功率kgf·mmkw綜合上述的計算結(jié)果總匯與表4.1表4.1計算結(jié)果總匯粉碎量計算結(jié)果40%70%90%100%簡體直徑（mm）1266.518723.724562.899506.607簡體曲率半徑R’(mm)639.259367.862287.45259.304初始變形碎矩M1(kgf·mm)1.692×107村料受到的最大變形彎矩M(kgf·mm)1.815×1071.905×1071.965×1071.995×107上輥受力Pa(kgf)2.325×1052.376×1052.503×1052.972×105下輥受力Pc(kgf)1.197×1051.289×1051.419×1051.281×105村料變形碎矩Mn1(kgf·mm)3.292×1061.869×1061.766×1068.972×105摩擦阻力扭矩Mn22.321×1062.428×1062.615×1062.725×106材料送進時摩擦阻力扭矩MT1.381×1061.423×1061.509×1061.727×106空載力矩Mn49.88×103拉力引起摩擦扭矩Mn31.519×1051.308×1051.064×1058.529×104Mn1+MT+4.682×1064.033×1063.285×1062.634×106總力矩Mp5.171×1065.568×1064.964×1065.534×106驅(qū)動力矩Mn5.769×1065.119×1064.497×1064.485×106驅(qū)動功率Nqc(kw)7.9547.4087.1517.0195．主電機的選擇：由表4.1可知，粉碎量為40%時所需的驅(qū)動功率最大，考慮工作機的安全系數(shù)，電動機的功率選11kw。因YZ系列電機具有較大的過載能力和較高的機械強度，特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁起動和制動、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高、有時過負荷及有顯著的振動與沖出的設(shè)備。其工作特性明顯優(yōu)于Y系列電機，故選YZ160L—6型電機，其kw；r/min；；kw。升降電動機選擇YD系列變極多速三相異步電動機，能夠簡化變速系統(tǒng)和節(jié)能。故選擇YD90S—6/4，其參數(shù)如下：N=0.65kw；r=1000r/min；G=15kg。4.2上輥的設(shè)計計算校核4.2.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力圖由上部分計算可知輥筒在粉碎100%時受力最大：kgfkgf故按計算，其受力圖4.1：圖4.1輥筒受力圖4.2.2撓度[1]：確定公式各參數(shù)：mm4（Ia為軸截面的慣性矩）kgfkgf/mmmmm得：因為，所以上輥剛度滿足要求。4.2.3危險截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，因Ⅰ、Ⅲ相同，且>，所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處：Ⅰ：kgf·mmkgf/mm2W為抗碎截面系數(shù)。mm3kgf/mm2Ⅱ：kgf·mmkgf/mm2故安全，強度合乎條件。4.2.4[1]：Mpa=108kgf/mm2kgf/mm2kgf/mm2在截面Ⅰ、Ⅱ處<，所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處：Ⅱ處：r=0由[1]得因上輥轉(zhuǎn)矩T=0，故：應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力MPaⅢ處：kgf·mmMPa故：疲勞強度滿足條件。4.2.5根據(jù)上輥的受力情況，只需考慮碎曲強度即可，卸料時其受力如下圖4.2：板重：kg上輥重：kg總重：kg圖4.2上輥卸料受力圖由受力圖4.2可知：MPa故：卸料時碎曲強度滿足。4.3下輥設(shè)計計算及校核4.3.1下輥結(jié)構(gòu)下輥受力如圖4.3圖4.3下輥受力圖受力：kgf主電機kw齒輪嚙合效率：聯(lián)軸器效率：軸承效率：總傳動效率：m/minr/min轉(zhuǎn)矩：N·mkgf·mmkgf·mmkgf·mm4.3.2下輥剛度校核：撓度[5]：I為軸截面的慣性矩：mm4kgfmmkgf/mmmmmmm故：安全。4.3.3下輥碎由受力圖知碎曲強度危險截面在Ⅱ、Ⅲ處[5]：Ⅱ處：kgf·mmkgf·mmkgf·mm（）kgf·mmkgf·mm安全系數(shù)：Ⅲ處：kgf·mmkgf·mm安全系數(shù)故安全，故碎曲強度滿足。4.3.4初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面：Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處：；Ⅰ、Ⅳ處：顯然，故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。疲勞強度校核公式[1]kgf·mmⅡ截面：kgf·mmN·m應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力MPa應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副所以：截面Ⅱ處滿足疲勞強度要求。Ⅲ截面：kgf·mmkgf·mm應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力MPa應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副故滿足疲勞強度要求。Ⅳ截面：kgf·mmN·mmm3，應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力MPa應(yīng)力集中系數(shù)[1]表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)碎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副〉故:安全下輥滿足疲勞強度要求。kgfkgf·mmkgf·mmkgf·mm剛度條件滿足。滿足碎曲強度要求。kgf·mm4.4本章小結(jié)由于錘片粉碎省煤器不是一次成型的，而且每次成型所需的功率都不一樣，所以我把它分為四次成型，結(jié)果40%時所需功率最大，最后確定電動機的功率為11kw。對錘片粉碎省煤器選擇的參數(shù)進行校核，結(jié)果上下輥的強度都合格。5刀的設(shè)計5.1切割的基本概念切割與粉碎所謂切割，是指通過機械的方法克服物料內(nèi)部的凝聚力，并將其分裂成規(guī)格劃一的塊、片、絲、粒及醬狀產(chǎn)品的操作過程。滿足切割運動的機器必須具備兩個關(guān)鍵條件，一是切割刀具，另一個是物料的“進給”運動。進給運動系指物料與刀具的相對接觸運動。所謂粉碎，是指用機械的方法克服固體物料內(nèi)部的凝聚力并將其分裂的過程。根據(jù)所處理物料的尺寸大小的不同，將大塊物料分裂成小塊者稱為破碎，而將小塊物料變成細粉者稱為粉磨，破碎與粉磨又統(tǒng)稱為粉碎。5.2切刀的設(shè)計一、切刀材料一般采用經(jīng)過熱處理的T9碳素工具鋼或錳鋼。在此選T9工具鋼二、對切刀的要求良好的切刀（或稱切碎器）應(yīng)滿足下列要求：切割質(zhì)量高，耗用動力小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，安全可靠，便于刃磨，使用維修方便。三、選用或設(shè)計刀片時應(yīng)滿足的要求刀片在設(shè)計和選用時應(yīng)滿足下列三個方面的要求，即①鉗住物料，保證切割；②切割功率要??；③切割阻力矩均勻。四、刀片刃口幾何形狀及常用刀片形狀切刀的刀刃有直線型與曲線型幾何形狀，如圖5-1所示。圖5-1各幾何形狀刀刃在本次設(shè)計中選用（c）外曲線刃口刀進行滑切。五、刀的滑切與正切分析切割機械工作時，功耗的大小與切刀的工作方式以及刀片的特性參數(shù)有關(guān)，切刀的工作方式有滑切與正切之分。當(dāng)按滑切工作時，切割阻力小，容易切割，切割時省力，功率消耗也小。當(dāng)切刀按正切方式工作時，切割阻力大，切割困難，功率消耗也大。下面僅討論本刀具用到的滑切原理。圖5-2為切刀滑切示意圖。圖5-2切刀滑切示意圖圖中BC為回轉(zhuǎn)曲線刃口刀的刀刃，O為刃口曲線的圓心，A點為切割工作點，切刀的回轉(zhuǎn)半徑為r。當(dāng)切刀在傳動系統(tǒng)作用下繞刀軸中心P以一定角速度做定軸回轉(zhuǎn)切割運動時，刀刃上工作點A的切割速度為V，顯然，VOA，將V分解為過點A切線和法線方向的兩個分速度，則稱為滑切速度，稱為正切（砍切）速度。與V之間的夾角及為滑切角。當(dāng)滑切速度不為零時的切割及稱為有滑切的切割，簡稱滑切；當(dāng)滑切速度為零的切割稱為正切或砍切。和和的關(guān)系為/=tan由圖5-2分析可知，滑切角顯然不為零，最大為，能實現(xiàn)滑切。下面用一直刃切刀來進一步闡述滑切省力原理，如圖5-3所示。圖5-3滑切省力原理圖若切刀的楔角為，則正切時，切割速度V就在A點的法線方向，即V垂直于刀刃，切刀正好是以角的楔子楔入物料。滑切時，因切割速度V偏離了刀刃的法線方向，與法線方向產(chǎn)生了一個滑切角，這時切刀的楔入角度由減小到。從上圖的幾何關(guān)系可知tan=BC/ABtan=tancos即滑切角越大時，刀刃切入物料的實際楔入角就越?。磳嶋H切割時只是刀刃口在切割），這是大小，切刀受到的法向阻力越小，易于切入，切割省力。因此，要使切割省力，除保證刃口鋒利以降低刃口比壓（比壓為刃口單位面積的壓力，與刀刃鋒利程度有關(guān)）外，還須使切割為滑切，這正是利用了滑切省力的原理。此外，刀刃口的表面即使看起來光滑，但由于刀片在加工時的精度問題，在顯微鏡下觀察，刃口也呈現(xiàn)鋸齒狀的“微觀齒”?；袝r，這些尖銳的“微觀齒”就像鋸子一樣將物料纖維切斷，這是滑切較正切省力的另一原因。六、鉗住物料的條件分析滑切也可以分為有滑移的滑切和無滑移的滑切兩種。切割時當(dāng)動刀片與靜刀片之間的夾角達一定值時，物料就會產(chǎn)生沿刃口向外推移的現(xiàn)象，這叫有滑移的滑切。出現(xiàn)這種情況對穩(wěn)定切割是不利的，所以應(yīng)當(dāng)盡可能的避免此種情況的出現(xiàn)。下面以兩種不同鉗住角切割物料的受力情況來分析鉗住物料，保證穩(wěn)定的切割條件。下圖5-4表示了不同鉗住角切割物料時物料的受力情況。圖5-4不同鉗住角的物料受力分析圖圖5-4中AB為動刀片刃口，CD為定刀片刃口，夾角為動、定刀片對物料的鉗住角，也稱推擠角。假定以兩種鉗住角切割時的摩擦角均為。AB為動刀片刃口；CD為定刀片刃口；為動、定刀片對物料的鉗住角，又稱推擠角；為動刀片對物料產(chǎn)生的正壓力；為定刀片（或支撐面）對物料產(chǎn)生的正壓力；、為動、靜刀片與物料在切割點處的摩擦力；為兩種鉗住角切割時物料與動、靜刀片間的摩擦角。由圖5-4(a)知，由于此時>,兩個支撐反力的合力的合力F將把被切物料沿刃口向外推出，即在切割時產(chǎn)生滑移，不能保證穩(wěn)定切割。由圖5-4(b)知，由于此時<。的合力F指向刃口里面，即切割時合力F將把被切物料沿刃口向里面推，切割時不會產(chǎn)生滑移，能保證穩(wěn)定切割，提高效率。由此可知，保證鉗住物料穩(wěn)定切割的條件是：鉗住角須小于物料與定刀片之間摩擦角之和，<在本設(shè)計中刀與料的相對位置圖如圖5-5所示，進行鉗住物料條件的分析圖5-5刀與料的相對位置圖由圖5-5可知，切刀在旋轉(zhuǎn)過程中，的最大值為，同時由經(jīng)驗可知，通常＝，＝，所以只要小于就可以了，顯然以上設(shè)計是滿足要求的，刀的安裝也是合理的。刀的安裝曲線動刀片A、B通過螺栓1、2、3、4安裝在刀盤P上，通過調(diào)節(jié)螺栓1、2、3、4來調(diào)整動刀片與定刀片的間隙。具體如下圖5-6所示。圖5-6切刀簡圖1、4．六角螺栓2、3。沉頭螺栓5.3破碎輥筒的設(shè)計一、刀的設(shè)計在破碎輥筒刀的設(shè)計中才用了改進的齒刀配合設(shè)計，在輥筒的旋轉(zhuǎn)力作用下，物料先被刀齒板上的刀齒刮劃成條，隨即由切刀切削下來，再經(jīng)刮刀進一步破碎。齒刀的設(shè)計中，刀齒采用螺旋布置，與水平線成夾角。各刀在輥筒平面的法線上，高度均為15mm。破碎機構(gòu)原理圖及輥筒簡圖如圖5-7所示。圖5-7破碎機構(gòu)原理圖及輥筒簡圖如圖二、刀在輥筒上布置的設(shè)計本設(shè)計中將切刀以傾斜來布置，以配合刀齒板上螺旋刀齒的運動。整體布置如下圖5-8所示。圖5-8組合刀具在輥筒上的布置三、輥筒的設(shè)計因為是進行的塊莖破碎，工作中會產(chǎn)生大量的水分，所以輥筒必須采取防銹處理，所以輥筒選用材料鋁ZL301進行鑄造，達到防銹的目的，輥筒的直徑選定為300mm，其長度選定為140mm。輥筒主體鑄造的厚度為8mm。具體尺寸及輥筒結(jié)構(gòu)如下圖5-9所示。圖5-9輥筒機構(gòu)簡圖5.4本章小結(jié)本章主要設(shè)計了粉碎式省煤器主要工作的執(zhí)行機構(gòu)的切刀的相關(guān)結(jié)構(gòu)以及參數(shù)，刀的設(shè)計，增加了大粒度煤炭的粉碎粒度，使煤炭粉碎后均勻化。為論文的緒論部分所論述的煤炭粒度對煤燃燒充分程度和所放出熱量的的理論基礎(chǔ)做進一步的實現(xiàn)。6給進機構(gòu)及刀架設(shè)計6.1進給機構(gòu)的設(shè)計本設(shè)計中采用輥壓輪對大塊狀煤類物料進行進給，輥壓輪的外緣直徑為，轉(zhuǎn)速由前面的總體設(shè)計計算可知V＝128.2mm/s在本設(shè)計中，采用雙槽重疊設(shè)計，外面鋼槽由3mm厚的煤塊焊成，在槽的兩側(cè)用厚煤塊加厚，然后鏜孔，軸Ⅲ、Ⅳ穿過孔而被支撐，軸Ⅲ、Ⅳ與輥壓輪用平鍵連接。在鋼槽內(nèi)再插一個薄壁進料槽，槽的底面與水平面成10°傾斜。便于送料。詳細見圖6-1。圖6-1進料槽及其進給輥壓輪外鋼槽2.輥壓輪3.薄壁插槽4.定刀片6.2機架的設(shè)計在機架設(shè)計中，主體采用40×40×3的等邊對角鋼，均通過用手工電弧焊將其連接。在機架上表面放置一塊10mm厚的鐵板以便固定各零件，在機架的4個角上各加焊一塊40×40×10的厚鐵板，以便獲得足夠的強度來安裝運動輪。根據(jù)各零件的設(shè)計尺寸，總觀全局對機架進行設(shè)計，最后機架整體尺寸為628×540×437，（詳細請見A0機架圖紙）。6.3本章小結(jié)本章設(shè)計中采用輥壓輪對大塊狀煤類物料進行進給，計算輥壓輪的外緣直徑，以及加工方式，進給機構(gòu)的設(shè)計原理簡單，以簡單的原理結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了復(fù)雜系統(tǒng)的功能設(shè)計，對省煤器整體設(shè)計起到了關(guān)鍵作用。7輔助零件的設(shè)計7.1注油管對滑動軸承采用油潤滑，須用到注油管。注油管可用兩端有螺紋的鋼管。一端固定在機蓋上，一端用螺母固定在機座上。7.2密封裝置的選擇本設(shè)計中的密封方式選用氈圈式密封，利用矩形截面的毛氈圈嵌入梯形槽中所產(chǎn)生的對軸的壓緊作用、獲得防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)、灰塵等侵入軸承室的密封效果。8結(jié)論本次設(shè)計總體來說較為成功。在分析目前市場上的各類型的破碎機的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)特點以及使用情況后，我們確定了設(shè)計一種新型的破碎機的課題，就是將錘式破碎機和反擊式破碎機的優(yōu)點結(jié)合起來。在這個指導(dǎo)思想下，設(shè)計過程中，我們特別注意吸收各種新的技術(shù)，新的設(shè)計方法，并將之盡量融入到我們的設(shè)計中，使這種新型破碎機的各項性能都能夠達到一個較高的水平。同時我們自始至終貫徹機器設(shè)計的經(jīng)濟性要求，盡量降低破碎機的生產(chǎn)成本和維護費用等，因此，本設(shè)計具有很大的實用性。本設(shè)計的主要特點有：a．反擊式破碎的板錘和轉(zhuǎn)子是剛性聯(lián)結(jié)的，利用整個轉(zhuǎn)子的慣性對物料進行沖擊，使其不僅破碎而且可以獲得較大的速度和動能。b．破碎腔較大，使物料有一定的活動空間，物料受到?jīng)_擊作用，經(jīng)過多次反復(fù)打擊而得到充分破碎。c．破碎效率高、能量消耗低。d．破碎比大，可達到15～20mm左右，這樣，可以減少破碎段數(shù)，簡化生產(chǎn)流程，節(jié)省投資、降低生產(chǎn)成本。e．設(shè)備的構(gòu)造簡單，便于制造，操作維修也較方便。本設(shè)計的創(chuàng)新點主要有：a．采用新型的轉(zhuǎn)子設(shè)計結(jié)構(gòu)（反擊式破碎的鋼盤結(jié)構(gòu)和錘式破碎的錘盤交錯布置結(jié)構(gòu)），有效增強了破碎機的工作性能。b．新型錘頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。錘頭拋棄傳統(tǒng)的整體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，而采用組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大提高了錘頭的使用壽命，有效降低了生產(chǎn)費用和減少了設(shè)備的調(diào)整次數(shù)。本設(shè)計是在結(jié)合反擊式破碎機和錘式破碎機的優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)上再融入了各種新技術(shù)、新思想的條件下成型的。因此，設(shè)計中也存在一些不足之處，有待進一步的設(shè)計改造?？傮w來說，其存在的主要問題有：a．兩級轉(zhuǎn)子的空間位置有待進一步的研究。它們的相互位置如何優(yōu)化設(shè)計，才能更加充分發(fā)揮兩種破碎方式的優(yōu)點。b．反擊板的安裝方式較為繁瑣，安裝時需花費較多的時間。c．機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠簡便，維護調(diào)整時的拆裝要花費一些時間。d．各參數(shù)的選擇有待進一步探討。這些問題都是在以后的設(shè)計改進中應(yīng)該加以重視的。致謝參考文獻[1]濮良貴,胡綜武,張鄰康．機械設(shè)計[M]．沈陽：西北工業(yè)大學(xué)，1992.[2]許林發(fā).建筑材料機械設(shè)計[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1997.[3]王伯平．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000.[4]吳宗澤.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988.[5]洛陽建材工業(yè)學(xué)校.復(fù)鶚式破碎機畢業(yè)設(shè)計參考手冊[M].洛陽建材工業(yè)學(xué)校材機教研室,1988.[6]王宗榮.工程圖學(xué)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001.[7]范祖堯．現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊(第3卷)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996.[8]陳秀寧，施高義．機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．浙江：浙江大學(xué)出版社，2001.[9]甘永立.幾何量公差與檢測[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.[10]成大先.機械設(shè)計手冊(機械傳動)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出板社,2004.[11]唐敬鱗.破碎與篩分機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版，2000.[12]徐錦康.機械設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，2001.[13]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.[14]隗金文王慧.液壓傳動[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2001.[15]秦曾煌.電工學(xué).高等教育出版社,1998.[16]陳引亮.中國刨煤機采煤技術(shù).煤炭工業(yè)出版社,2000.[17]李貴軒李曉豁.采煤機械設(shè)計.遼寧大學(xué)出版社,1994.[18]鞏云鵬田萬祿張祖立黃秋波.機械設(shè)計課程設(shè)計.東北大學(xué)出版社2000[19]機械設(shè)計師手冊編寫組.機械設(shè)計師手冊[M].機械工業(yè)出版社,1989.[20]何存興.液壓元件[M].北京:機械工業(yè)出版社,1981.[21]成大先.機械設(shè)計圖冊.第一卷.化學(xué)工業(yè)出版社,2000.[22]國家機械工業(yè)局.中國機電產(chǎn)品目錄.機械工業(yè)出版社,2000.[23]機械設(shè)計師手冊編寫組.機械設(shè)計師手冊機械工業(yè)出版社,1989.[24]Goddard，MachineReliability—Thekeytosuccess，CollieryGuardian，1988.8附錄A影響煤炭粒度因素的力學(xué)分析和研究1引言在中國，煤炭是主要能源資源中占70%的初級能源,中國有豐富的煤儲備,但煤層存在的條件錯綜復(fù)雜.在95個全國主要煤炭礦務(wù)局中,存在薄煤層的有455個煤礦,80個全國主要煤炭礦務(wù)局,其總儲量為67億噸.可開采的薄煤層的儲量在所有主要國家煤礦占17.6%,可開采的薄煤層廣泛分布在在山西,河北,四川,徐州,平頂山,大同等.因此,開采薄煤層,是一個無法回避的緊迫的問題.刨煤機是一個理想的采煤機械.在許多國家諸如德國,英國等薄煤層的開采占總煤炭產(chǎn)量的的很大一部分比例，幾乎占據(jù)了主要煤炭生產(chǎn)國家煤炭量的8%?？墒窃诹硪环矫?在中國，刨煤機的發(fā)展水平相當(dāng)?shù)?，但其潛力是巨大?在中國刨煤機還沒有普及起來,由于缺乏對刨煤機重要性的充分認識,并且對煤礦開采的新經(jīng)驗,新技術(shù)的應(yīng)用研究還不夠.如研究分類煤層基于刨煤機的可刨性未獲進展,因此刨煤機的參數(shù)不能選擇.此外,由于缺乏經(jīng)驗,為刨煤機故障臨床診斷還有困難，刨煤機的優(yōu)勢沒有得到充分認可.刨煤機的選擇不當(dāng),而管理水平低造成管理不善，其優(yōu)點不能充分發(fā)揮,并過分強調(diào)其缺點,阻礙了刨煤機的普及應(yīng)用.并且現(xiàn)存煤層的條件大大影響了刨煤機的開采，那么必須采取相應(yīng)的措施獲得煤層的可刨性結(jié)果。2分析影響刨煤的因素通過綜合各個方面的因素，建立在刨煤機可刨性的基礎(chǔ)上，我們把煤層分為5中類型。2.1煤層硬度的影響煤層硬度是影響刨煤機可使用性的的一個重要因素。它與煤層的形成、變質(zhì)程度、固結(jié)條件、化學(xué)成分等有直接的關(guān)聯(lián)。煤越硬，刨刀刨煤時候刨頭的穩(wěn)定性就越差，煤層就越難開采。這樣，電的消耗量就會增大，刨刀的磨損就會加快，刨煤機的壽命就會減短。目前,拖鉤刨煤機在中國使用.它通常適合煤層硬度系數(shù)f<2煤層。但通常很難并且有時候示其硬度的的作用。幾乎不可能開采煤層硬度系數(shù)大于3的煤層。在中國硬度系數(shù)F通常用做來評價煤層的可刨削性能。調(diào)查研究表明，煤層可開采性的指數(shù)J的數(shù)學(xué)表達式已經(jīng)作為它的表2.2煤層厚度的影響研究表明,當(dāng)厚煤層低1.4米時，最適宜開采。盡管我們很難接受刨煤機采的最大煤層厚度是2.5m。我們應(yīng)該建立在經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上選擇煤切削技術(shù)。刨刀切削的煤層最小厚度應(yīng)該是0.6m.2.3煤層中接縫和裂縫的影響刨切阻力是一個能全面反映煤炭硬度、地面壓力、發(fā)展程度以及接縫和裂縫的方向等。生產(chǎn)實踐的科學(xué)研究都已經(jīng)證明了，煤層中工作面接縫和裂縫的相互位置關(guān)系直影響著刨削阻力，影響電力的消耗，影響刨頭穩(wěn)定性及刨頭的的大小，影響刨刀的磨損。實驗表明，當(dāng)刨削方向和主要節(jié)點(或裂縫)的夾角是45度和135度時，消耗能量分別是最大和最小。當(dāng)夾角是90度時候，阻力達到最大值。2.4煤層結(jié)構(gòu)的影響煤層構(gòu)造對煤炭的開采也有一個較大的影響。當(dāng)煤層沒有頂棚時，開采高度一般是煤層高度的1/2到1/3。如果有分離煤層的存在，煤的開采將直接受影響。如若分離層太硬或者包含類似的硬塊，爆破是必須采取的輔助措施。如果硬塊的含量少于2.5%，那么硬塊的影響將會是輕微的。2.5煤層傾角的影響大傾角容易造成刨刀的滑動。目前，通常采用的煤層傾角小于25度。有時候在某些具體情況下人們選用大于30度的傾角。但是傾角越大，相應(yīng)的刨削阻力就越大，而機器的損害程度也跟著增大。在德國，一種新型的刨刀出現(xiàn)了———單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)成組刨刀，它能夠在煤層傾角較大的情況下實現(xiàn)工作。2.6煤層底板的影響煤層的底板大大的影響著煤層刨削。底板不平穩(wěn)。刨頭的運行和前進將會受很大影響。當(dāng)煤層的傾角變化超過5度時，傾斜方向會在5~10m之間，這樣將會導(dǎo)致機械故障的出現(xiàn)。如果底板又松又軟，導(dǎo)致刨刀容易進入。如果是堅硬平滑的底板，機器就能很好地工作。2.7直頂?shù)挠绊懹捎谂偕畹某霈F(xiàn)，頂棚會很快出現(xiàn)一個采空區(qū)和小面積的塌陷，頂棚的空間不是太大。并且，大的刨削速度可以縮短頂棚的支撐時間，可以使直頂控制的更好。在徐州礦區(qū)的條件下，使用直頂?shù)捻斉镆呀?jīng)被很好的使用并去得了不錯的經(jīng)濟效益。2.8主頂棚的影響在開切槽的時候，由于頂部壓力的作用，煤壁變得松軟。隨著推進工作的進行，松散的煤壁適合切削。對于不同硬度的煤層頂部受到的壓力是不一樣的。如果煤層粗糙松動，頂部的壓力將導(dǎo)致支架松動，煤層的支護就變的困了。2.9地質(zhì)構(gòu)造的影響影響刨煤的主要地質(zhì)構(gòu)造是錯層。錯層不僅是煤層頂板失去連續(xù)性和破壞也會導(dǎo)致脫落的發(fā)生。這樣會使煤層厚度發(fā)生變化導(dǎo)致開采的困難。研究和實踐都經(jīng)證明，當(dāng)錯層脫落煤層小于煤層厚度的1/2時，頂棚和底板的煤炭將不會太硬，強行刨削是可取的。如果煤層很硬，相應(yīng)的爆破是必須的。當(dāng)錯層脫落的煤層大雨煤層厚度的1/2之時，刨頭試圖穿過錯層是很困難的，并且有時候工作面不得不改動。2.10其它因素地下水對工作面的交通、配套和管理有一定的影響。在開采一個高瓦斯的礦井時，空氣的質(zhì)量，空氣的流動必須相應(yīng)考慮在內(nèi)。熱量和瓦斯氣體必須被安全地排出。在很短的時間內(nèi)，煤層會自燃。因此必須有一個高速運行的工作面存在，并采取相應(yīng)的工作措施來確保安全生產(chǎn)。其他一些因素包括諸如地下溫度對刨頭的影響可分為極其簡單，簡單，復(fù)雜和極其復(fù)雜幾種情況。3應(yīng)用和結(jié)論3.1綜合量化程度的影響因素這些因素的影響程度是不一樣的。我們通常用權(quán)重來表述他們的重要性及不一樣的影響程度，因此一個最終的綜合性的評價指數(shù)是必不可少的，在本論文中采用圖表法來確定這些因素的權(quán)重。基于自己的理論研究和實踐經(jīng)驗，專家們做出主觀判斷的權(quán)重不同，然后利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法獲得最終的權(quán)重。為了使這種方法的客觀性和準(zhǔn)確性，所參與的專家必須是能夠勝任的。3.2綜合決策當(dāng)我們在討論刨削的可行性時候，技術(shù)和經(jīng)濟因素必須考慮在內(nèi)。如果一種煤層很難開采，必須預(yù)先采取一些措施并且選取更大功率的刨煤機。為了避免出現(xiàn)刨削故障及經(jīng)濟效益太差，也必須采取其它的一些開采措施。3.3結(jié)論刨煤機具有價格低廉、能耗小、維修方便、煤塵少、塊煤率高、產(chǎn)量高以及經(jīng)濟利潤好等諸多優(yōu)點。此外，它們的電機不能安裝在工作面，而且礦工也不能在工作面工作。在適當(dāng)條件下的薄的煤層下，刨煤機被優(yōu)先使用。實際上，刨煤機適用于中國的許多煤層。目前，在中國很少使用刨煤機，僅僅是因為我們對此并不了解。我們在對刨煤機有了好的看法并且嘗試進一步地了解它的時候，將會獲得更多的技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢。韓橋煤礦和徐州煤礦在使用刨煤機方面是很好的例子。我們確信在中國使用刨煤機在采礦業(yè)中的使用前景非常光明。附錄BAnalysisandResearchofFactorsAffectingCoalMiningwithPlough1IntroductionCoalisprincipalenergyresourcesinChinaandaccountforseventypercentofitsprimaryenergy，Chinaisrichincoalreserves，buttheexistenceconditionsofcoalseamsarevarious．Amongthe95nationalprincipalcoalminingbureaus，thereexistthincoalseamsin455coalminesof80nationalprincipalcoalminingbureaus，andtheirtotalreservesare67billiontons.Therecoverablereservesofthincoalseamsinallthenationalprincipalcoalminesaccountfor17．6％ofthetotalrecoverablecoalreserves．ThincoalseamsexitwidelyinShanxi,Hebei,Sichuan,Xuzhou，Pingdingshan,Datong，etc.Therefore，theminingofthincoalseamsisanunavoidableandurgentproblem．Coalminingwithploughsisanidealcoalminingtechnology.forthincoalseamsandaccountsforabigpercentageinmanycountriessuchasGermany，England．a(chǎn)ndBclgium．Anditis8％ofthetotalcoalminingyieldintheprincipalcoalproductioncourt—tries．Ontheotherhand，thelevelofcoalminingwithploughsisquitelowinChina，butitspotentialislarge．PloughsarenotwidelyusedinChinabecauseoflackingfullrecognitionfortheimportanceofploughs，experienceforthenewtechnique，andappliedresearchesforthecoalminetechnology.suchastheresearchonclassificationsofcoalseamsbasedoncoalmineswithploughshasnotbeenmade，andit’sparametercouldnotbechosen.Furthermore，duetoexperiencelackingforthediagnosisofplough’breakdown.itsadvantageshavenotbeenfullyknown.Theimproperchoiceofploughtypeandthepoormanagementleveldegrade.itsadvantagesandstressitsdisadvantages，whichdisturbsitsuseandleadstothedifficultyofitsapplication.Theexistenceconditionsofcoalseamsgreatlyeffectscoalminingwithploughs.sothecorrespondingmeasuresmustbetakentogaintheexpelledresultsofcoalminingwithploughs．2AnalysisofFactorsAffectingCoalMineBytakingeverythingintoconsideration，weclassifycoalseamsintofivetypesbasedonthedemandofcoalminingwithploughs.2.1EffectofcoalhardnessCoalshardnessisanimportantfactoraffectingtheuseofploughsandhasadirectconnectionwithitsformation，metamorphicdegree，cementingcondition.chemicalcomposition。etc．Thehardercoalis,thegreatertheplanningthepoorerthestabilityofploughisheadwillbe．a(chǎn)ndthemoredifficultcoalminingwillbe.Asaresult，morepowerwillbeconsumed，planningcutterswillbewornfast，andploughswillhaveashortlifeofuse.Atpresent，drag—hookploughsareusedinChina.Itisusuallysuitableforcoalseamswithahardnesscoefficient<2，butitisusuallyverydifficultbutitisusuallyverydifficultandsometimesimpossibletoexcavate>3coalseamswiththeploughs．hardnesscoefficientfisgenerallyusedastheindextoevaluatetheplanningabilityinChina．ResearchesshowthatthemathematicalexpressionofindexJfortheplanningabilityofacoalseamasafunctionofitshardness.2.2EffectofseamthicknessResearchesshowthatwhenthethicknessofacoalseamisbelow1.4m，itisbettertouseploughs．Thoughitisnormallyacceptedthatthemaximumthicknessofcoalseamsexcavatedbyploughsshouldbe25m，weshouldchosecoalcuttingtechnicalquestionthebasisoftheachievedeconomicprofits．Theminimumthicknessofcoalcuttingbyploughsshouldbe0.6m.2.3EffectsofjointsandcracksincoalseamsTheresistanceforploughcuttingisacomprehensivereflectionofcoalhardness，groundpressureanddevelopingdegreeanddirectionofjointsandcracksincoalseamsetc．Bothproductivepracticeandscientificresearcheshaveprovedthatthemutualpositionrelationsbetweenaworkingfaceandjointsandcracksincoalseamsanddirectlyaffectthecuttingresistance，theconsumptionofpower，thestabilityofplough’shead，thesizeofcutcoalblocksandthelossofploughcutters．Experimentsshowthatwhentheanglebetweentheplanningdirectionwhentheanglebetweentheplanningdirectionandthemajorjoint(orcrack)is45degreeand135degree。Theunitenergyconsumptionisthesmallestandthebiggest，respectively；whenitis90degree,theresistanceisthebiggest.2.4EffectofseamstructureSeamstructurehasafairlygreateffectoncoalplanningwithaplough.Whenacoalseamdoesnothaveacakingpropertytotheroof。planningheightisgenerally1／2～1／3ofitsthickness．Ifthereisapartingincoalseams，theresultofcoalplanningwillbedirectlyaffected．Whenthepartingistohardorincludesconcretions。explosionisneededasahelpfulmeasure．Theeffectwillbeslightwhentheamountofconcretionsisbelow2.5％．2.5EffectofseamdipangleAbigdipangleeasilycausetheslidingofploughs．Atpresent，theyaregenerallyusedintheseamswithadipangleofbelow25degree，sometimes，theyareusedintheconditionofover30degree．Thebiggerthedipangleis，thegreatertheresistanceofcoalplanningwillbe.andthemorethemachinerybreakdownwillbe。AtypeofploughmadeinGerman，single—directioncirclingcontinuouscoalploughgroup，canbetinedincoalseamswithabiggerdipangle.2.6EffectofseamfloorThefloorofacoalseamaffectsgreatlycoalminingwithploughs．Ifitisnotsmooth，themovementofploughsandtheadvanceofmachineswillbeinfluencedgreatly．Whenthechangeinthedipangleofcoalseamsisover5。withintherangeof10～5mintheinclineddirection，moremechanicalbreakdownswillberesultedin．Iftheflooris1oosekandsoft，itiseasiertocauseploughstoenterit．Theharderandthesmoothertheflooris，themoreeasilytheploughswillwork．2.7Effectofimmediateroofsincetheplanningdepthfor.ploughissmallimmediateroofhasasmallexposureareaandroofsubsidenceisnotbig．Furthermore，itsbigplanningspeedcanshortenthetimeofroofcontrollingtomakeimmediateroofcontrolledbetter．PloughshavebeenusedbetterandgreatprofitsobtainedinXuzhouminingareaundertheconditionofcornpoundroof.2.8EffectofmainroofFromthebeginningofopen—offcut，coalwallsbecomeloseduetotheeffectofabutmentpressure．withtheadvanceofworkingfaces，theloosecoalwallsisgoodforaplough．Theeffectofabutmentpressureisdifferentfordifferenthardnesscoalseams．Ifacoalseamisraft．a(chǎn)butmentpressurewillresultinribspellingtomakeCoalminingandrootcontrolbecomedifficulties．2.9EffectofgeologicalstructuresThemaingeologicalstructureaffectingcoalminingwithploughsisfaults．Faultsnotonlymakeseamrooflosecontinuityandbreak，butalsoresultinsteps’occurringwhichwillmakethethicknessofcoalseamschangeandleadtothedifficultiesofcoalplanning．Researchesandpracticehaveprovedthatwhenthethrowofafaultissmallerthan1／2ofseamthicknessandtheroofandfloorofcoalBean18arenottohard，strongplanningisacceptable.Iftheyareveryhard．explosionisrequired．Whenthethrowofafaultisoverl／2ofseamthickness．itisdifficultforploughstopassthroughthefault，andsometimestheworkingfacehastobemoved．2.10OtherfactorsWaterhasaneffectonthetransportation，supportingandmanagementofaworkingface．Airquantityandairspeedmustbeproperlydesignedwhenaploughisusedinahigh—gascoalminetobettersendoutgasandheat．Forthecoalseamswithashortperiodofcoalspontaneouscombustion，agreatadvancespeedofworkingfacesshouldbekeptandthecorrespondingmeasuresshouldbetakentoensurethesafetyofcoalproduction．Theeffectofotherfactors，includingundergroundtemperature，oncoalminingwithploughscanbedividedintosimpler，simple，average，complicatedandmorecomplicated。3ApplicationsandConclusions3.1ComprehensivequantizationofaffectingdegreeoffactorsTheaffectingdegreesofthesefactorsaredifferent.Weusuallyadoptweightstodescribetheirimportancedifferentaffectingdegrees．soafinalcomprehensiveevaluationindexisessentia1.Theexpertmarkingmethodisadoptedinthispapertodecidetheweightsofthesefactors．Basedontheirtheoreticalresearchesandpracticalexperiences，expertsmakesubjectivejudgmenttotheweightvalueofvariouslevels，andthenmakeuseofstatisticalmethodstogetthefinalweightvalue.Inordertomaketheobjectivityandaccuracywiththismethod，thechosenexpertsshouldbequalified．3.2Comprehensivedecision-makingTechnicalandeconomicfactorsshouldbetakenintoaccountwhenwediscussthepossibilityofusingploughs．Ifacoalseambelongstothedifficultplanningone，somemeasures