采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)

研究性試驗(yàn)常以成熟的采煤機(jī)為基體、改變需驗(yàn)證的局部結(jié)構(gòu)，材料或參數(shù)進(jìn)行的。

采煤機(jī)滾筒的研究性試驗(yàn) 滾筒是采煤機(jī)的關(guān)鍵 部件。為了獲取滾筒的最佳參數(shù)，改善截割性能、提高 塊煤率、減少功率消耗以及改善受力狀況等進(jìn)行的試 驗(yàn)，試驗(yàn)的方法是：被試驗(yàn)的基型滾筒裝在一臺(tái)經(jīng)改裝 的單滾筒采煤機(jī)上，在滾筒直徑、截割深度、牽引速度、 滾筒轉(zhuǎn)速、模擬煤壁硬度相同的情況下，每改變滾筒某 個(gè)參數(shù)如截齒排列、葉片頭數(shù)、葉片角度等，進(jìn)行一次 截割試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中把截割功率、滾筒三維受力狀 況、牽引速度、牽引力以及塊煤率記錄下來。牽引速度、 牽引力和型式試驗(yàn)時(shí)測(cè)錄方法相同。截割功率是通過 安裝在搖臂輸入軸上的扭矩傳感器測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速， 滾筒在截割過程中所受到的三維力狀況是通過連接在 滾筒和搖臂輸出軸上的筒型傳感器進(jìn)行測(cè)量。信號(hào)通 過安裝在滾筒內(nèi)噴霧水管上的應(yīng)變放大器、數(shù)據(jù)采集 器并由無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射，測(cè)試室中的無線電接收器 接收信號(hào)，經(jīng)過巡回檢測(cè)儀最后由打印機(jī)打出測(cè)試數(shù) 據(jù)。各類數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析最終確定該基型滾筒的最佳 設(shè)計(jì)參數(shù)。該滾筒試驗(yàn)臺(tái)具有調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速的功能，可 以試驗(yàn)直徑從0.8m至2m的各種滾筒。此外，還可以 對(duì)采煤機(jī)的載荷譜進(jìn)行研究試驗(yàn)。

包含階段性分析、綜合性分析和 最終評(píng)估3個(gè)內(nèi)容。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)階段性分析

完成一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目或試驗(yàn)階段后， 把經(jīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)處理后的測(cè)錄數(shù)據(jù)和有關(guān)規(guī)范和技術(shù) 文件中規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，考核采煤機(jī)在該試 驗(yàn)項(xiàng)目中的各項(xiàng)性能和參數(shù)是否達(dá)到規(guī)定的要求。試 驗(yàn)結(jié)果達(dá)到規(guī)定的要求，則可進(jìn)行下一個(gè)階段的試驗(yàn)。 個(gè)別性能或參數(shù)有異常情況，通常按下列步驟進(jìn)行分 析處理：①檢查測(cè)試系統(tǒng)是否正常。②對(duì)有異常情況的 參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)。③異常情況原因分析。異常情況發(fā)生的 原因有個(gè)別零部件的制造質(zhì)量問題，安裝時(shí)零部件或 管路等受到污染，控制元件調(diào)試未到位以及設(shè)計(jì)的失 誤等。④事故處理，更換合格的零部件或重新清洗安 裝、調(diào)試等。⑤再試驗(yàn)。按該試驗(yàn)項(xiàng)目或試驗(yàn)階段的要 求再試驗(yàn)一次。一般情況下經(jīng)過事故處理后的試驗(yàn)結(jié) 果均能達(dá)到規(guī)定的要求。在階段性分析過程中，對(duì)于某 些難以判明事故原因的項(xiàng)目還需要進(jìn)行診斷性測(cè)試。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)綜合性分析

整機(jī)試驗(yàn)全部試驗(yàn)項(xiàng)目完成后，在 階段性分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)同類參數(shù)進(jìn)行縱向匯總， 并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)參數(shù)之間的相互關(guān)系繪出綜合曲 線。綜合性分析的內(nèi)容有：①在煤質(zhì)硬度、采高、功率、 牽引速度的相關(guān)曲線中找出采煤機(jī)在額定功率及最大 截割牽引速度下的使用條件(煤質(zhì)硬度和采高)。②在 設(shè)計(jì)文件中規(guī)定的最大采高和最大煤質(zhì)硬度情況下， 采煤機(jī)在滿載時(shí)所能達(dá)到的牽引速度。③最大采高時(shí)， 為達(dá)到最佳裝煤效果應(yīng)采用的滾筒直徑，或找出現(xiàn)有 試驗(yàn)的采煤機(jī)滾筒直徑在最佳裝煤效果時(shí)的最大采 高。④找出采煤機(jī)各種保護(hù)系統(tǒng)中控制元件的最佳控 制值。在采煤機(jī)整機(jī)或主要部件的研究性試驗(yàn)中，還要 綜合分析采煤機(jī)隨機(jī)載荷的幅值分布、頻率結(jié)構(gòu)、殼體 振動(dòng)的固有頻率、模態(tài)、剛度和阻尼等，這為判斷采煤 機(jī)整體結(jié)構(gòu)或部件結(jié)構(gòu)的合理性提供重要依據(jù)。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)最終評(píng)估

是對(duì)采煤機(jī)在經(jīng)過整機(jī)型式試驗(yàn)后將 進(jìn)行何種工作方式的決定性意見。它包括下列內(nèi)容：① 采煤機(jī)的實(shí)際使用條件(包括最大采高、最小采高、煤 質(zhì)硬度、煤層傾角等)。②采煤機(jī)的最佳使用條件。③ 采煤機(jī)的主要性能指標(biāo)(包括生產(chǎn)能力，裝煤效果、各 種保護(hù)和控制性能等)。④采煤機(jī) 的可靠程度。⑤采煤機(jī)和配套設(shè) 備(支架和配套輸送機(jī))的協(xié)調(diào) 性。⑥采煤機(jī)的操作和維修的方 便程度。⑦采煤機(jī)使用時(shí)工人的 安全和健康的影響程度。⑧采煤 機(jī)的推廣前景和經(jīng)濟(jì)效果的評(píng) 價(jià)。⑨采煤機(jī)在世界同類產(chǎn)品中 的先進(jìn)程度。⑩對(duì)采煤機(jī)今后改 進(jìn)的意見和建議。通過階段性分 析、綜合性分析和最終評(píng)估，最后 判斷被試采煤機(jī)是否可以下井進(jìn) 行工業(yè)性試驗(yàn)的結(jié)論。

中國(guó)凡新研制的采煤機(jī)，進(jìn)口或出口 采煤機(jī)，在下井和出口前，需要按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或合同規(guī)定 的考核內(nèi)容及有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)的要求，對(duì)采煤機(jī)整機(jī)進(jìn) 行試驗(yàn)和檢測(cè)，并作出評(píng)價(jià)。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)試驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)室中，被測(cè)試的采煤機(jī)整機(jī)按 設(shè)計(jì)要求安裝在配套刮板輸送機(jī)上。刮板輸送機(jī)沿模 擬煤壁的長(zhǎng)度方向鋪設(shè)，鋪設(shè)長(zhǎng)度一般大于40m。模 擬煤壁由煤和水泥混合攪拌澆制而成，其高度和硬度 應(yīng)滿足被試采煤機(jī)的最大采高和最大截割硬度的要 求。在采煤機(jī)、配套輸送機(jī)上以及供電系統(tǒng)中安裝液壓 力、位移、轉(zhuǎn)速、電壓及電流等傳感器。試驗(yàn)時(shí)采煤機(jī) 沿模擬煤壁的長(zhǎng)度方向進(jìn)行截割模擬煤壁，其過程包 括落煤、裝煤、運(yùn)煤、自開切口等工序，工作方式和井 下采煤時(shí)相同，完成一個(gè)截割長(zhǎng)度后，推移配套刮板輸 送機(jī)，使采煤機(jī)處于新的截割位置，再進(jìn)行截割試驗(yàn)， 直至全部完成所規(guī)定的考核內(nèi)容。在試驗(yàn)過程中，采煤 機(jī)的試驗(yàn)工況以及主要技術(shù)參數(shù)通過各類傳感器把信 號(hào)輸入到測(cè)試室，信號(hào)經(jīng)放大并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集和 處理，最后打印出測(cè)試數(shù)據(jù)和繪制各種相關(guān)曲線。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)試驗(yàn)內(nèi)容

由空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、空載牽引試驗(yàn)、截割試 驗(yàn)3個(gè)部分組成。

(1) 空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) 把采煤機(jī)的行走輪與齒軌或銷 軌、牽引鏈脫離，啟動(dòng)主電機(jī)、牽引電機(jī)和調(diào)高油泵電 機(jī)，在最大牽引速度狀態(tài)下，空運(yùn)轉(zhuǎn)一小時(shí)后，檢查各 密封件的密封性能。在空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分別操作各種機(jī)械手 把、電控手把、按鈕等。操作調(diào)斜油缸和調(diào)高油缸分別 使油缸伸至最大值和縮至最小值，測(cè)量機(jī)身上、下調(diào)斜 范圍及最大采高和臥底量，其數(shù)值應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在 調(diào)高油缸和調(diào)斜油缸伸至最大值時(shí)停機(jī)保持16h，測(cè) 量機(jī)身及搖臂的下降量，其下降量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。按 設(shè)計(jì)要求的水壓和流量供應(yīng)冷卻水和噴霧水，其供水 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)應(yīng)無滲漏現(xiàn)象，噴嘴不得堵塞且霧化良好。

(2)空載牽引試驗(yàn) 采煤機(jī)的行走輪與齒軌或銷 軌、牽引鏈嚙合，在配套刮板輸送機(jī)直線、水平彎曲、 垂直彎曲的3種鋪設(shè)狀態(tài)下，采煤機(jī)以低速、中速和高 速3種牽速度在輸送機(jī)上來回行走，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，無明 顯卡滯現(xiàn)象?；?或滾輪)與中部槽、導(dǎo)向管與導(dǎo)向 套、滾筒起始截齒與鏟煤板、電纜夾板與電纜槽的配合 尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)大傾角采煤機(jī)，還應(yīng)在專用臺(tái) 架上進(jìn)行最大設(shè)計(jì)使用傾角的爬坡試驗(yàn)，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)， 停機(jī)后制動(dòng)器應(yīng)可靠，制動(dòng)后采煤機(jī)的下滑距離應(yīng)符 合設(shè)計(jì)要求。

(3)截割試驗(yàn) 采煤機(jī)按設(shè)計(jì)要求的采高范圍和 截割深度，分別以低速、中速和高速3種牽引速度截割 模擬煤壁，測(cè)量各種工況下采煤機(jī)的生產(chǎn)能力、裝煤 率、截割功率、牽引力及牽引速度。并考核恒功率控制 性能、高低壓保護(hù)性能、過載保護(hù)性能、差速保護(hù)性能， 自開切口性能等，上述性能均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)參數(shù)測(cè)量

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)需測(cè)量的主要參數(shù) 有：生產(chǎn)能力Q、功率P、牽引力F，牽引速度V_h、裝 煤率K、比能耗?_o參數(shù)由各類傳感器、放大器、濾波 器、記錄儀及計(jì)算機(jī)等儀器儀表組成的測(cè)錄系統(tǒng)進(jìn)行 測(cè)量、采集和處理(圖1)，最后打印出測(cè)量結(jié)果及繪 制各參數(shù)之間的相關(guān)曲線。

采煤機(jī)整機(jī)試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備

送試的設(shè)備有：采煤機(jī)主機(jī)、配套輸送 機(jī)、真空電磁啟動(dòng)器、電纜及電纜夾板。有鏈牽引采煤 機(jī)還有牽引鏈及緊鏈裝置，電牽引采煤機(jī)還有變壓器、 變頻器等。輔助設(shè)備有：橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)，噴 霧泵站、推移泵站、推移裝置、防滑裝置等(圖2)。

采煤機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動(dòng)、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。采煤機(jī)分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種：

采煤機(jī)司機(jī)鋸削式采煤機(jī)

即截煤機(jī)，靠安裝在循環(huán)運(yùn)動(dòng)的截鏈上的截齒深入煤壁截煤。

采煤機(jī)司機(jī)刨削式采煤機(jī)

即刨煤機(jī)，靠刨刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)刨削破煤。

采煤機(jī)司機(jī)鉆削式采煤機(jī)

靠鉆頭邊緣的刀齒鉆入煤體，由鉆頭中部的破煤刀齒將中部的煤體破碎。

采煤機(jī)司機(jī)銑削式采煤機(jī)

靠滾筒上的截齒旋轉(zhuǎn)銑削破煤。20世紀(jì)初開始應(yīng)用截煤機(jī)；40年代出現(xiàn)了深截式聯(lián)合采煤機(jī)；50年代初期出現(xiàn)了淺截式滾筒采煤機(jī)，生產(chǎn)能力和對(duì)頂板的適應(yīng)性都有很大提高，60年代研制成雙滾筒采煤機(jī)，使生產(chǎn)情況得到進(jìn)一步改善。中國(guó)在1949年以前很少用機(jī)械采煤。50年代開始使用截煤機(jī)和深截式聯(lián)合采煤機(jī)，60年代開始使用淺截式滾筒采煤機(jī)，70年代初在一些礦區(qū)開始使用淺截式雙滾筒采煤機(jī)，機(jī)采產(chǎn)量不斷提高。70年代以來，采煤機(jī)不斷改進(jìn),如采用大功率水冷電機(jī)來提高生產(chǎn)能力,開采厚度較大的堅(jiān)硬煤層；采用粗齒滾筒提高塊煤率；采用無鏈牽引減少機(jī)械事故并適應(yīng)長(zhǎng)工作面多臺(tái)采煤機(jī)同時(shí)作業(yè)等。