plough
简介
以刨头为工作机构， 采用刨削方式破煤的采煤机械。可用在长壁采 煤工作面实现破煤、装煤和运煤。刨头由安装在 采煤工作面两端的驱动装置通过刨链在工作面 全长上往复曳引，刨刀以给定的刨削深度将煤 从煤体上刨落下来。刨头上的犁形斜面将刨落 下来的煤装入输送部，由输送部将煤运出工作 面。刨煤机适用于开采煤质较软、地质构造简 单、煤层底板不太软、煤不粘顶工作面顶板采动 压力变化小的煤层也适用于具有煤和瓦斯突出 的煤层，它可用于普通机械化采煤工作面，也可 以用于综合机械化采煤工作面。与其它采煤机 械相比，刨煤机具有以下特点：①结构简单，维 修方便;②操作简便，人员不需要跟机操作;③ 块煤率高，粉尘量小，能充分利用地压采煤，比 能耗较低;④适宜于开采较薄的煤层;⑤刨头的 截割高度在刨头运行过程中不能调节。
基本结构 通常由刨煤部、输送部、液压推进系 统、喷雾降尘系统、电气系统和辅助装置组成。
刨煤部 刨削煤壁进行破煤和装煤的刨煤机部 件，由刨头驱动装置、刨头、刨链和辅助装置组成。刨 头驱动装置(机头和机尾各一套)，由电动机、液力偶 合器、减速器等组成。电动机有单速和双速之分。双速 电动机使用在刨头高速运行，需要慢速起动和停止的 刨煤机。液力偶合器安装在电动机和减速器之间，使机 头和机尾两台电动机的负载趋于均匀，改善起动性能， 吸收冲击和振动，起到过载保护作用。减速器有展开式 和行星式两种形式。展开式减速器常用于平行布置方 式，行星式减速器则用于垂直布置方式。刨头有单刨头 和双刨头之分。刨头通过接链座与刨链相联，形成一个 封闭的工作链(见刨头)。刨链由矿用圆环链，接链环 (见刮板链)和转链环组成，用来牵引刨头。刨链采用 的矿用圆环链质量等级应为C级或D级。根据刨煤功 率的不同，圆环链可采用不同的直径规格。接链环是两 段圆环链之间的联接件，其结构要求便于装拆，既能作 为立环又能作为平环通过链轮。转链环安装在刨头的 两端，以防止圆环链出现拧麻花现象。辅助装置有导链 架(或滑架)、过载保护装置和缓冲器等。导链架(或 滑架)用于刨链的导向，使形成闭环的上链和下链分别 位于导链架(或滑架)的上下链槽内，以免外露伤人和 互相干涉。拖钩刨煤机和滑行拖钩刨煤机使用置于采 空侧的导链架，滑行刨煤机使用置于煤壁侧的滑架，滑 架还供刨头导向滑行。过载保护装置：设在刨煤部传动 系统内，能在过载时自动使外载荷释放或者保持在限 定的水平，以免元部件遭受损坏。过载保护装置有剪切 销、多摩擦片、差动行星电液系统等多种结构形式。缓 冲器：装在刨煤机的两端，是刨头越程时吸收冲击能量 的装置。避免机件遭受损坏。缓冲器有气液缓冲式、弹 簧缓冲式等多种结构形式。
输送部 将刨头破落下来的煤运出工作面的刨煤 机部件。由两套驱动装置(机头和机尾各一套)、机架、 过渡槽、中部槽、联接槽和刮板链等组成。机架的一侧 安装刨头驱动装置，另一侧安装输送部驱动装置，组成 刨煤机的机头和机尾。刨头驱动装置在机架上的安装 方式有固定式和滑槽式两种。滑槽式是在机架侧有滑 槽，刨头驱动装置可在机架上滑移并藉液压缸将刨链 拉紧。固定式则无此功能。输送部的其它元部件具有与 刮板输送机相类似的结构 (见工作面刮板输送机)。
液压推进系统 用于普采工作面，当刨头通过后 逐段推进刨煤机，使刨头在下一个行程获得新的刨削 深度，同时承受煤壁对刨头的反力。主要包括乳化液泵 站、推进缸、阀组、管路和撑柱等。综采工作面由液压 支架的推移系统实现刨煤机的推进，不再需要单独的 液压推进系统。推进的控制方式有定距和定压控制两 种。拖钩刨煤机一般采用定距控制，即推进缸以恒定的 步距将刨煤机推向煤壁的控制方式。滑行刨煤机和滑 行拖钩刨煤机一般采用定压控制，即推进缸以恒定的 压力将刨煤机推向煤壁的控制方式。但近年来也有采 用定距控制的趋势。
喷雾降尘系统 沿工作面安装喷雾降尘系统，能 适时喷出水雾进行降尘。主要包括喷雾泵，控制阀组， 喷咀等元部件。控制方式有沿工作面定点人工控制和根 据刨头在工作面的位置由电磁阀自动控制两种方式。
电气系统 主要包括集中控制箱、真空双回路磁 力起动器、可逆真空磁力起动器等。刨煤机电气系统一 般具有以下功能：①刨煤部电动机双机或单机运行控 制;②输送部电动机双机或单机运行控制;③乳化液泵 站运行控制;④喷雾泵运行控制;⑤工作面随时停机控 制;⑥缓冲器动作断电保护;⑦刨头终端限位停机;⑧ 司机与工作面主要工作点通话;⑨刨头在工作面的位 置显示;⑩刨煤部电动机和输送部电动机相电流显 示。
辅助装置 主要包括防滑装置、刨头调向装置和 紧链装置。防滑装置是刨煤机用于一定倾角的煤层时， 为防止在刨头上行刨煤时出现整机下滑现象而设置的 一种装置。有防滑梁防滑装置、机尾吊挂式防滑装置等 多种结构形式。刨头调向装置是在刨煤机刨煤过程中 出现上飘或下扎现象时，为调整刨头向煤壁前倾或后 仰而设置的一种控制装置。刨头调向装置有多种结构 形式，早期的刨煤机一般通过改变推进缸作用力点的 位置来实现刨头的调向，现代用于综采工作面的刨煤 机则通常设置调向油缸，依靠活塞杆的伸出和收缩，通 过一定的转换机构，达到刨头调向的目的。设置调向油 缸的刨头调向装置动作灵敏，调向效果好。紧链装置用 于刨煤机的紧链。刨煤部的刨链和输送部的刮板链都 需要有一定的预紧力才能保证正常工作，可以分别通 过操作紧链器来获得。刨煤机的紧链装置有抱闸式、闸 盘式、液力控制等多种结构形式(见刮板输送机紧链装 置)。
分类 刨煤机的类型较多，按刨头的工作原理可 分为动力刨煤机和静力刨煤机两大类。动力刨煤机是 刨头除受到刨链的牵引力外，还带有某种形式的破煤 原动力的刨煤机。以扩大其使用于较硬煤层和适应地 质构造变化的能力。如刨头带有高压水破煤功能的刨 煤机、刨头带动力冲击破煤功能的刨煤机等。动力刨煤 机因为刨头本身带有破煤原动力以后，使得结构复杂 性增加，当前仍处在试验阶段，尚未推广使用。静力刨 煤机是刨头本身不带动力，单纯凭藉刨链牵引力工作 的刨煤机，其结构比较简单。现在煤矿井下使用的刨煤 机基本上都是静力刨煤机，并发展有多种结构形式。通 常所说的刨煤机多指静力刨煤机。静力刨煤机可按刨 头的导向方式和刨削速度与刮板链速度之间的关系来 分类。
按刨头的导向方式分类 可分为拖钩刨煤机、滑 行刨煤机和滑行拖钩刨煤机。
(1)拖钩刨煤机。刨头以输送部中部槽为导轨，刨 链通过在工作面底板上滑行的拖板拖动刨头工作的刨 煤机(图1)。拖钩刨煤机的结构比较简单，刨头运行 的稳定性好，刨链位于采空侧导链架的链槽内(后牵引 方式)，便于维修，拖板是位于中部槽下连接刨头和刨 链的板状构件，刨头的结构高度比较低，适用于较薄煤 层的开采。但这种刨煤机运行时的摩擦阻力较大，刨深 不易控制，对软及破碎的工作面底板适应能力差。拖钩 刨煤机通过在刨头左右两端部安装不同厚度的限位块 来调整刨深。刨头拖板与导链架处的导向结构可分为 托钩式和挂钩式两种(图2)。刨头沿输送部中部槽的 运动通常是滑动式的，也有采用滚轮式的。滚轮式的摩 擦阻力较小，但结构较复杂。拖钩刨煤机目前在薄煤层 开采中应用较多 (参见彩照插页第6页)。
图1 拖钩刨煤机横断面
图2 刨头拖板
a—托钩式;b—挂钩式
(2)滑行刨煤机。刨头以滑架为导轨，刨链在滑 架内拖动刨头工作的刨煤机(图3)。与拖钩刨煤机相 比，滑行刨煤机运行时的摩擦阻力小，刨深易于控制， 对软及破碎的工作面底板适应能力较强。但刨链位于 煤壁侧滑架的链槽内(前牵引方式)，维修不太方便，而 且在结构上增加了安装在输送部煤壁侧的滑架，使控 顶距离和刨头的最低高度有所增加，影响其在极薄煤 层中的应用。滑行刨煤机的滑架不仅起着刨头的导向 作用，而且还起着护链和导链的作用。滑架有焊接结构 和铸造结构两种。有的滑架还在中部槽的标准长度内 采用多节结构，使刨煤机在弯曲的工作状态下具有更 好的平滑性。刨深则由安装在刨头左右两端不同宽度 的底刀来调整。刨头沿滑架的运动有滑动式和滚轮式 两种。滚轮式的摩擦阻力较小，但结构较复杂。当刨头 的高度较高时，刨头需要安装支撑门架以增加运行时 的稳定性。滑行刨煤机是目前使用最多的一种刨煤机 (参见彩照插页第6页)。
图3 滑行刨煤机横断面
(3)滑行拖钩刨煤机。刨头以输送部中部槽为导 轨，刨链通过在底滑板上滑行的拖板拖动刨头工作的 刨煤机(下页图4)。滑行拖钩刨煤机是在拖钩刨煤机 和滑行刨煤机的基础上发展起来的，它兼有两者的优 点，如：运行时摩擦阻力较小;刨深易于控制;对软及 破碎的工作面底板适应能力较强; 刨头运行时的稳定 性好; 较低的刨头结构高度，能适用于较薄煤层的开 采;刨链处于采空侧导链架的链槽内(后牵引方式)，维 修方便等。但滑行拖钩刨煤机由于增加了底滑板结构， 自重增大，而且在仰斜开采时，煤粉易进入输送部的中 部槽和底滑板之间，导致刨头运行阻力增大.滑行拖钩 刨煤机由于在结构上增加了底滑板，使它的刨深能象 滑行刨煤机一样由安装在刨头左右两端不同宽度的底 刀来调整，而且由于刨头拖板是在底滑板上滑行，减小 了运行阻力，也提高了机器对软和破碎底板的适应性。 滑行拖钩刨煤机作为一种新发展的机型，目前有为数 不多的工作面使用。
图4 滑行拖钩刨煤机横断面
按刨削速度与刮板链速度之间的关系分类 可分 为低速刨煤机和高速刨煤机。低速刨煤机的刨削速度 小于输送部刮板链速度，一般在0.4～0.8m/s，输送部 刮板链的速度通常是刨削速度的1.5～2倍。早期发展 的中、小功率的刨煤机多为低速刨煤机。高速刨煤机的 刨削速度大于输送部刮板链速度，一般在1.5～2.5m/ s。高速刨煤机的生产效率高，刨硬煤的能力强，输送 部上的煤流分布比较均匀，刨链的受力相对较小。因此 高速刨煤机近年来得到了较快的发展，大功率的刨煤 机大都采用高速刨，且刨削速度还有不断提高的趋势。 高速刨煤机刨头驱动装置的电动机大多使用双速电动 机。刨削速度提高以后，为了使刨头运行至机头和机尾 时安全停止和反向，在起动和制动区段采用低速运行， 在工作面的正常刨煤区段则高速运行，以提高刨煤机 运行的安全性。双速电动机驱动的高速刨煤机可以采 用同速刨煤或双速刨煤方式。同速刨煤指刨头在正常 刨煤区段上行和下行刨削速度相同。双速刨煤指刨头 在正常刨煤区段上行和下行时采用不同的刨削速度， 使其与刮板链速度具有不同的组合，达到速度配比更 加合理，输送部上的煤流更加均匀，提高了输送部的工 作效率。
简史与发展趋势 1937年德国煤矿第一次采用 刨削方式进行采煤，40年代以后得到发展，前苏联、荷 兰也相继研制采用刨削方式破煤的采煤机械。1954 年，德国研制出第一台拖钩刨煤机。60年代末，出现 了滑行刨煤机，并迅速得到发展和推广。80年代末，德 国设计出滑行拖钩刨煤机。1958年中国开始研制拖钩 刨煤机，60年代逐步推广使用，80年代生产出功率为 2×75kW的滑行刨煤机。目前中国最大的拖钩刨煤机 功率为2×132kW，最大的滑行刨煤机功率为2× 200kW。刨煤机发展的方向主要是：①增大装机功率， 现在刨煤部的功率2×200kW已经相当普遍，更大的 如2×315kW，甚至2×400kW也已经出现。②采用大 直径刨链，随着刨煤部功率的增大，刨头的速度和牵引 力也有所增大，目前采用φ30～φ34直径的刨链已相当 普遍，φ38直径的刨链已在刨煤机上采用。③采用新的 过载保护技术，不仅能在刨头过载时使外载荷保持一 定水平，在过载现象消除后又自动恢复原来运行状态， 使刨煤机的停机率降至最低，且具备机头和机尾电动 机功率自动平衡功能。④实现采煤工作面自动化和无 人化，采用计算机技术、传感技术、工况自动监测、故 障诊断等提高刨煤机的自动化程度。全自动刨煤机工 作面设备已于1989年在美国井下使用。