苏ICP备112451047180号-6
第一章 煤矿支护设备与采煤机选型设计
1.1 机械化采煤工作面类型的确定
根据煤层赋存条件，选用的回采工艺设备，相应的回采工作面的长度，及推进度，确定回采工作面的生产能力。
本采区年产量定为80万吨，为满足需要，需确定采区工作面工作制度采区布置形式和其参数，工作面回采工艺和其参数。
工作面制度的确定：
根据该矿实际情况和采区设计规范规定，本采区工作面采用“三班生产，一班准备”的工作制度，年工作日定为300天。
根据附近生产矿井的采煤方法及其使用状况和本采区煤层的赋存条件，该采区选用走向长壁采煤法，采区巷道采用盘区巷道布置。回采艺暂定为综采。
综采是以双滚筒采煤机落煤和装煤，可弯曲输送机运煤，自移式液压支架进行采场支护，主要工序全部实现机械化连续作业的回采工艺方式。
综采可以大幅度提高工作面产量和劳动生产率，显著改善工作面安全状况，大大减轻工人繁重体力劳动，降低原煤成本，进一步实现回采工作面集中化，是我国采煤工业的一个技术发展方向。
根据以上已知条件，该工作面确定为综合机械化采煤工作面。
1.2 液压支护的选型
1.2.1 架型的选择：
液压支架根据对机板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本形式。
支撑式支架顶梁长、立柱多，且垂直支撑、工作面阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封。它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。
掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短控顶面积小，支护强度不一定小。它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。
支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，帮工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁回间密封，挡矸掩护性能好。它适用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。
根据以上已知煤层顶板条件，老顶为II级、直接顶为4类岩性。通过《毕业设计批导书（机械设计及制造专业类）》表2-4确定，选支撑掩护式支架为宜。
1.2.2 液压支架结构参数的确定：
支架最大结构高度： Hmax=hmax+a米=3.7+0.2=3.9米
支架最小结构高度： Hmin=hmin-S2-b-C米
=3.7-0.15-0.1-0.1
=3.35 米
式中：
Hmax、hmin----------煤层最大厚度和最小厚度；米
a-------考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的
支撑高度和补偿量；中厚煤层可取200毫米，厚煤层可
取300毫米，薄煤层适当减小；该煤层为中厚煤层，取
0.2米
S2-----顶板最大下沉量（一般取支架后排立柱处顶板的下沉量。
可借鉴邻近工作面的观测资料选取，若无这方面资料。
可按100～200毫米选取，I级老顶取大值，Ⅳ级老顶取
不值；取0.15米
b-----支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2米
时，取80～100毫米；煤层厚度小于1.2米时，取
30～50毫米。取0.1米
C-----支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50～100
毫米
1.2.3 支架支护强度的确定：
（1）、按经验公式估算：
q=K·H·R
=7×3.7×2.3
=59.57 吨/米2
式中：
q-----支架支护强度；吨/米2
K-----作用于支架上的顶板岩石厚芳系数，日本取5、苏联取6～
9、英国取5～7、我国中厚煤层取6～8；取7
H-----最大采高；3.7米
R-----岩石容重，一般取2.3吨/米2
（2）、直接查表选取：
根据顶板条件和煤层厚度，直接由《毕业设计指导书》中表2-4中查 取。查得取支架强度为72吨/米2。
对上述两种方法算出的结果，取大值为72吨/米2。
1.2.4 选取液压支架型号：
由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值，从液压支架产品目录中选择合适液压支的型号为ZY-35。
ZY-35型液压支架规格及技术参数表
1.3 单体液压支柱工作高度、支护强度及型式的选择
1.3.1 支柱最大工作高度Hmax及最小工作高度Hmin的计算：
Hmax=hmax-c=3.7-0.096=3.604 米
Hmin=hmin-s-c-a=3.35-0.15-0.096-0.08=3.024 米
式中：
hmax、hmin-------煤层最大、最小采高；
c-------顶梁高度，c=96毫米；
s-------最大控顶距处，顶板下沉量，s=150毫米；
a------支柱卸载高度，取80毫米。
1.3.2 单体液压支柱工作阻力及支护密度：
单体液压支柱的工作阻力：该工作面选取用油缸外注式单体液压支柱，其工作阻力为35吨/柱。
支柱密度：根据《毕业设计指导书》表2-4查得，其单体支柱的支护强度为56吨/米2。经计算可知，每平米需2棵单体支柱，计2棵/米2。
1.3.3 单体液压支柱柱型及铰接顶梁的选择：
根据供液方式不同可分为内注式和外注式。外注式结构简单，重量和制造成本比内注式低，伸缩比大，但需配备液压泵和供液管路，宜用于中厚煤层中。内注式重量大，制造成本高，但不需配备液压泵及供液管路，灵活性大，在薄煤层中使用比较方便。该煤层为中厚煤层，估选取外注式单体液压支柱。
单体液压支柱铰接顶梁长度，按采煤机截深整倍数选取，估铰接顶梁长度选取1.8米。
1.4 滚筒采煤机的选择
1.4.1 采煤机性能参数的计算与决定：
（1）、滚筒直径的选择：
滚筒直径大些对装煤有利，但不宜过大，应满足采高的要求。
为满足生产能力的需求，估选双滚筒采煤机。
双滚筒采煤机滚筒直径应大于采高hmax的一半，一般可按
D=（0.56～0.6)hmax选取，采高大时取小值，采高小时取大值。
因此 D=0.56hmax=0.6×3.7=2.22 米
式中：
D------采煤机滚筒直径；米
hmax------工作面采高；米
（2）、截深的选择：
滚筒截深是采煤机工作机构截入煤壁的深度，是影响采煤机装煤功率及生产率的主要因素。决定截深时应充分考虑煤层的压张效应，截割阻抗（截齿截割单位切屑厚度所对应的截割阻力）大小，煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机稳定性等。另外，为了管理顶板方便，截深应等于液压支架的推移步距。
中厚煤层截深可取0.6～0.8米，若顶板稳定，截割阻抗小可适当加大。
厚煤层为了减轻煤壁片帮，减轻液压支架载荷和避免煤从运输机溢出，截深宜小，可取0.5米左右。
薄煤层由于工人行走困难，牵引速度比较低。为了保证大的生产率截深可取0.8～1米。
国内生产采煤机，为了制造方便，大部分截深在0.6米左右，薄煤层为1米左右。
因该工作面为中厚煤层，煤层顶板较稳定，截割阻抗力A为260牛吨/毫米，煤层颂角为22ْ，估选取截深为0.6米为宜。
（3）、滚筒转速及截深速度：
滚筒转速一般认为滚筒转速在30～50转/分较为适宜。估选取滚筒转速为50转/分。
转速及滚筒直径确定后，截齿截割速度也就定了，一般控制在4米/秒左右较好。
（4）、采煤机最小设计生产率：
采煤机在采煤过程中，由于处理故障，检查和更换刀具，日常维修，等候支护，处理片帮等，经常出现停顿，采煤机实际生产率比设计的理论生产率小的多，为了表明这引起因素的影响，可用效开动率表示。
有效开动率是指采煤机在一天或一班内有效工作时间与一天或一班占有时间的比值，它综合反映了设备可靠性，选型及组织管理水平，工人技术熟练程度等。我国根据有些典型工作面的推算大约在0.15～0.35之间，一般可取0.2。
当采煤工作面生产肥力已定，其每小时的平均产量就是所需采煤机的最小实际生产率，考虑到有效开动率，则采煤机按工作面生产能力要求的最小设计生产率Qmin为
Qmin=W/(24×0.2)=2666/(24×0.2)
=555 吨/时
式中：
W------采煤工作面的日平均产量，吨/日。80万吨/300天
（5）、采煤机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率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截害时的牵引速度比空调时低的多。采煤机牵引速度在零到某个范围内变化，选择截割时的牵引速度，要根据下述几方面因素，综合考虑：
1、根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1
V1=Qmin/(80·H·B·r)
=555/(80×3.7×0.6×1.35)
=2.314≈2.3 米/分
式中：
Qmin------采煤机最小设计生产率，吨/时；
H---------采煤机平均采高，米；
B---------采煤机截深，米；
r---------煤的容重，1.35吨/米2。
2、按截齿最大切屑厚度决定的牵引速度V2
采煤机截割过程，是滚筒以一定的转速n，同时又以一定的牵引速度V沿工作面移动，切屑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，则截齿最大的切屑厚度hmax在月牙形中部，可用下式求出
hmax=100V/（m·n) 毫米
从上式可知当n、m决定后，hmax与牵引速度V成正比，V越大hmax越大，当hmax大于齿座上截齿伸出的长度，使齿座及螺旋叶片也参与截割，则截割阻力及功率剧增，齿座受到磨损。
为了避免上友谊赛情况的发生，一般要求截齿的最大切屑厚度应小于截齿伸出齿座长度的70%，按上述要求，采煤机的牵引速度为V2
V2=(m·n·h'max)/1000
=(2×50×50)/1000
=5 米/分
式中：
h'max------截齿在齿座上伸出长度的70%（毫米）国产径向截齿。
大约为44～55毫米。取50毫米
3、按液压支架推移速度决定牵引V3
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，根据上述三个方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V1，但应小于V2，并与V3相协调，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。估选采煤机的牵引速度V为4米/分为宜。
采煤机截割牵引速度V决定后，采煤机的生产率Q为
Q=60·H·B·V·r
=80×3.7×0.6×4×1.35
=959.04 吨/时
式中符号意义同前。
（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，是根据采煤面生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗的功率）实验资料来确定，如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。
国内生产采煤机电机功率已系列化，有100、150、170、（170×2）、200、300、（300×2）千瓦。该采煤机所需电机功率选取为300千瓦为宜。
（7）、索引力：
采煤机的牵引力主要取决于煤质、采高、牵引速度、煤层颂角、机器质量、导向装置结构及磨擦力等，精确计算也很困难。根据《毕业设计指导书》表2-9可查得该采煤机的牵引力为300千牛为宜。
1.4.2 初选采煤机及其配套设备：
根据采高、滚筒直径、截深、生产率、电机功率、牵引力及牵引速度等初选采煤机、液压支架、刮板输送机等配套设备型号为ZC8-ZY35型。
初选采煤机主要技术参数
1.4.3 初选采煤机主要技术参数的校核：
（1）、最大采高hmax的校核
hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2
=1.605-0.6/2+1.6×sin62.5+1.8/2
=4.225 米
式中：
A-----采煤机高度（机身上平面至底板之距离），米；
H-----采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，米；
L-----摇臂长度（摇臂摆动中心至滚筒中心距离），米；
amax--摇臂向上摆动最大角度；
D-----滚筒直径，米。
上式计算结果表明，最大采高满足采高的要求。
（2）、最小采高的校核：
hmin>A+h1+h2
>1.605+0.6+0.4=2.605>2.5 米
式中：
h1------支架顶梁高度，米；
h2------过机高度，一般不应小于0.1～0.25米，取0.4米。
上式计算结果表明，最小采高满足要求。
（3）、卧底量校核：
Kmax=A-H/2-sinßmax-D/2
=1.605-0.6-sin-17.5-1.8/2
=0.195m=195mm
式中：
Kmax-----采煤机最大卧底量，毫米；
ßmax-----摇臂向下摆动最大角度，度。
上式计算结果表明，最大卧底量在规定值之内（一般为90mm～300mm，以适应底板起伏不平和能截割运输机机头处三角煤带），满足要求。
（4）、采煤机最大截割速度的校核：
运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆积现象，根据些此原则，可把运输机的运输能力看成是采煤机的最大生产率，此时采煤机截割时的最大牵引速度V'为
V'=Q'/（105·H·B·r)
=730/(105×3×0.6×1.35)
=2.86米/分
式中：
Q'---------运输机的运输能力，吨/小时；
H---------平均采高，米；
B----------采煤机截深，米；
r-----------煤的实体容重，r=1.35吨/米2。
上式计算的V'值大于前面决定的截割牵引速度V值，满足要求。
（5）、牵引阻力的估算：
采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为
T=K1G+fD(cosa-K2+2K3)-Gsina
=0.8×0.73+0.18×1.8×(cos22-0.2+2×0.15)-0.73×sin22
=0.643 吨力
式中：
f------磨擦系数取决于采煤机导向机构表面状况和湿度及采煤机运动
速度等。平均可取0.18；
K1----经验系数，估算时可取0.6～0.8；
K2---估算系数，初步估算时可取0～0.2；
K3---侧面导向反力对牵引阻力影响系数，取0.15；
G----刮板运输机中部槽宽度，米；
a----煤层倾角，度。
1.5 采煤机、支护设备、输送机配套关系图
1.5.1 ZC8－ZY35型成套设备配备表见下页。
1.5.2 ZC8－ZY35型工作面配套设备之间关系图后附。
ZC8－ZY35型成套设备配备表
1.1 机械化采煤工作面类型的确定
根据煤层赋存条件，选用的回采工艺设备，相应的回采工作面的长度，及推进度，确定回采工作面的生产能力。
本采区年产量定为80万吨，为满足需要，需确定采区工作面工作制度采区布置形式和其参数，工作面回采工艺和其参数。
工作面制度的确定：
根据该矿实际情况和采区设计规范规定，本采区工作面采用“三班生产，一班准备”的工作制度，年工作日定为300天。
根据附近生产矿井的采煤方法及其使用状况和本采区煤层的赋存条件，该采区选用走向长壁采煤法，采区巷道采用盘区巷道布置。回采艺暂定为综采。
综采是以双滚筒采煤机落煤和装煤，可弯曲输送机运煤，自移式液压支架进行采场支护，主要工序全部实现机械化连续作业的回采工艺方式。
综采可以大幅度提高工作面产量和劳动生产率，显著改善工作面安全状况，大大减轻工人繁重体力劳动，降低原煤成本，进一步实现回采工作面集中化，是我国采煤工业的一个技术发展方向。
根据以上已知条件，该工作面确定为综合机械化采煤工作面。
1.2 液压支护的选型
1.2.1 架型的选择：
液压支架根据对机板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本形式。
支撑式支架顶梁长、立柱多，且垂直支撑、工作面阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封。它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。
掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短控顶面积小，支护强度不一定小。它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。
支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，帮工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁回间密封，挡矸掩护性能好。它适用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。
根据以上已知煤层顶板条件，老顶为II级、直接顶为4类岩性。通过《毕业设计批导书（机械设计及制造专业类）》表2-4确定，选支撑掩护式支架为宜。
1.2.2 液压支架结构参数的确定：
支架最大结构高度： Hmax=hmax+a米=3.7+0.2=3.9米
支架最小结构高度： Hmin=hmin-S2-b-C米
=3.7-0.15-0.1-0.1
=3.35 米
式中：
Hmax、hmin----------煤层最大厚度和最小厚度；米
a-------考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的
支撑高度和补偿量；中厚煤层可取200毫米，厚煤层可
取300毫米，薄煤层适当减小；该煤层为中厚煤层，取
0.2米
S2-----顶板最大下沉量（一般取支架后排立柱处顶板的下沉量。
可借鉴邻近工作面的观测资料选取，若无这方面资料。
可按100～200毫米选取，I级老顶取大值，Ⅳ级老顶取
不值；取0.15米
b-----支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2米
时，取80～100毫米；煤层厚度小于1.2米时，取
30～50毫米。取0.1米
C-----支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50～100
毫米
1.2.3 支架支护强度的确定：
（1）、按经验公式估算：
q=K·H·R
=7×3.7×2.3
=59.57 吨/米2
式中：
q-----支架支护强度；吨/米2
K-----作用于支架上的顶板岩石厚芳系数，日本取5、苏联取6～
9、英国取5～7、我国中厚煤层取6～8；取7
H-----最大采高；3.7米
R-----岩石容重，一般取2.3吨/米2
（2）、直接查表选取：
根据顶板条件和煤层厚度，直接由《毕业设计指导书》中表2-4中查 取。查得取支架强度为72吨/米2。
对上述两种方法算出的结果，取大值为72吨/米2。
1.2.4 选取液压支架型号：
由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值，从液压支架产品目录中选择合适液压支的型号为ZY-35。
ZY-35型液压支架规格及技术参数表
|
项 目 |
液压 支架 |
支撑 高度 |
倾 角 |
顶板条件 | 支架初撑力 | 支架工作阻力 | 泵站工作压力 | 支架支护强度 | |
| 老顶 | 直接顶 | ||||||||
| 规格参数 | ZY-35 | 2～3.2 | <25 | Ⅱ、Ⅲ | 2、3 | 188.4 | 400 | 200 | 73 |
1.3.1 支柱最大工作高度Hmax及最小工作高度Hmin的计算：
Hmax=hmax-c=3.7-0.096=3.604 米
Hmin=hmin-s-c-a=3.35-0.15-0.096-0.08=3.024 米
式中：
hmax、hmin-------煤层最大、最小采高；
c-------顶梁高度，c=96毫米；
s-------最大控顶距处，顶板下沉量，s=150毫米；
a------支柱卸载高度，取80毫米。
1.3.2 单体液压支柱工作阻力及支护密度：
单体液压支柱的工作阻力：该工作面选取用油缸外注式单体液压支柱，其工作阻力为35吨/柱。
支柱密度：根据《毕业设计指导书》表2-4查得，其单体支柱的支护强度为56吨/米2。经计算可知，每平米需2棵单体支柱，计2棵/米2。
1.3.3 单体液压支柱柱型及铰接顶梁的选择：
根据供液方式不同可分为内注式和外注式。外注式结构简单，重量和制造成本比内注式低，伸缩比大，但需配备液压泵和供液管路，宜用于中厚煤层中。内注式重量大，制造成本高，但不需配备液压泵及供液管路，灵活性大，在薄煤层中使用比较方便。该煤层为中厚煤层，估选取外注式单体液压支柱。
单体液压支柱铰接顶梁长度，按采煤机截深整倍数选取，估铰接顶梁长度选取1.8米。
1.4 滚筒采煤机的选择
1.4.1 采煤机性能参数的计算与决定：
（1）、滚筒直径的选择：
滚筒直径大些对装煤有利，但不宜过大，应满足采高的要求。
为满足生产能力的需求，估选双滚筒采煤机。
双滚筒采煤机滚筒直径应大于采高hmax的一半，一般可按
D=（0.56～0.6)hmax选取，采高大时取小值，采高小时取大值。
因此 D=0.56hmax=0.6×3.7=2.22 米
式中：
D------采煤机滚筒直径；米
hmax------工作面采高；米
（2）、截深的选择：
滚筒截深是采煤机工作机构截入煤壁的深度，是影响采煤机装煤功率及生产率的主要因素。决定截深时应充分考虑煤层的压张效应，截割阻抗（截齿截割单位切屑厚度所对应的截割阻力）大小，煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机稳定性等。另外，为了管理顶板方便，截深应等于液压支架的推移步距。
中厚煤层截深可取0.6～0.8米，若顶板稳定，截割阻抗小可适当加大。
厚煤层为了减轻煤壁片帮，减轻液压支架载荷和避免煤从运输机溢出，截深宜小，可取0.5米左右。
薄煤层由于工人行走困难，牵引速度比较低。为了保证大的生产率截深可取0.8～1米。
国内生产采煤机，为了制造方便，大部分截深在0.6米左右，薄煤层为1米左右。
因该工作面为中厚煤层，煤层顶板较稳定，截割阻抗力A为260牛吨/毫米，煤层颂角为22ْ，估选取截深为0.6米为宜。
（3）、滚筒转速及截深速度：
滚筒转速一般认为滚筒转速在30～50转/分较为适宜。估选取滚筒转速为50转/分。
转速及滚筒直径确定后，截齿截割速度也就定了，一般控制在4米/秒左右较好。
（4）、采煤机最小设计生产率：
采煤机在采煤过程中，由于处理故障，检查和更换刀具，日常维修，等候支护，处理片帮等，经常出现停顿，采煤机实际生产率比设计的理论生产率小的多，为了表明这引起因素的影响，可用效开动率表示。
有效开动率是指采煤机在一天或一班内有效工作时间与一天或一班占有时间的比值，它综合反映了设备可靠性，选型及组织管理水平，工人技术熟练程度等。我国根据有些典型工作面的推算大约在0.15～0.35之间，一般可取0.2。
当采煤工作面生产肥力已定，其每小时的平均产量就是所需采煤机的最小实际生产率，考虑到有效开动率，则采煤机按工作面生产能力要求的最小设计生产率Qmin为
Qmin=W/(24×0.2)=2666/(24×0.2)
=555 吨/时
式中：
W------采煤工作面的日平均产量，吨/日。80万吨/300天
（5）、采煤机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率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截害时的牵引速度比空调时低的多。采煤机牵引速度在零到某个范围内变化，选择截割时的牵引速度，要根据下述几方面因素，综合考虑：
1、根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1
V1=Qmin/(80·H·B·r)
=555/(80×3.7×0.6×1.35)
=2.314≈2.3 米/分
式中：
Qmin------采煤机最小设计生产率，吨/时；
H---------采煤机平均采高，米；
B---------采煤机截深，米；
r---------煤的容重，1.35吨/米2。
2、按截齿最大切屑厚度决定的牵引速度V2
采煤机截割过程，是滚筒以一定的转速n，同时又以一定的牵引速度V沿工作面移动，切屑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，则截齿最大的切屑厚度hmax在月牙形中部，可用下式求出
hmax=100V/（m·n) 毫米
从上式可知当n、m决定后，hmax与牵引速度V成正比，V越大hmax越大，当hmax大于齿座上截齿伸出的长度，使齿座及螺旋叶片也参与截割，则截割阻力及功率剧增，齿座受到磨损。
为了避免上友谊赛情况的发生，一般要求截齿的最大切屑厚度应小于截齿伸出齿座长度的70%，按上述要求，采煤机的牵引速度为V2
V2=(m·n·h'max)/1000
=(2×50×50)/1000
=5 米/分
式中：
h'max------截齿在齿座上伸出长度的70%（毫米）国产径向截齿。
大约为44～55毫米。取50毫米
3、按液压支架推移速度决定牵引V3
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，根据上述三个方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V1，但应小于V2，并与V3相协调，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。估选采煤机的牵引速度V为4米/分为宜。
采煤机截割牵引速度V决定后，采煤机的生产率Q为
Q=60·H·B·V·r
=80×3.7×0.6×4×1.35
=959.04 吨/时
式中符号意义同前。
（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，是根据采煤面生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗的功率）实验资料来确定，如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。
国内生产采煤机电机功率已系列化，有100、150、170、（170×2）、200、300、（300×2）千瓦。该采煤机所需电机功率选取为300千瓦为宜。
（7）、索引力：
采煤机的牵引力主要取决于煤质、采高、牵引速度、煤层颂角、机器质量、导向装置结构及磨擦力等，精确计算也很困难。根据《毕业设计指导书》表2-9可查得该采煤机的牵引力为300千牛为宜。
1.4.2 初选采煤机及其配套设备：
根据采高、滚筒直径、截深、生产率、电机功率、牵引力及牵引速度等初选采煤机、液压支架、刮板输送机等配套设备型号为ZC8-ZY35型。
初选采煤机主要技术参数
|
项 目 |
型 号 |
采 高 |
滚筒 直径 |
截 深 |
滚筒 转速 |
截深 速度 |
生产 率 |
牵引 速度 |
电机 功率 |
牵引 力 |
| 参数 | MXA-300/3.5 | 3m | 1.8m | 0.6m | 50转/分 | 4m/s | 583.2t/h | 4m/min | 300kw | 300KN |
（1）、最大采高hmax的校核
hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2
=1.605-0.6/2+1.6×sin62.5+1.8/2
=4.225 米
式中：
A-----采煤机高度（机身上平面至底板之距离），米；
H-----采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，米；
L-----摇臂长度（摇臂摆动中心至滚筒中心距离），米；
amax--摇臂向上摆动最大角度；
D-----滚筒直径，米。
上式计算结果表明，最大采高满足采高的要求。
（2）、最小采高的校核：
hmin>A+h1+h2
>1.605+0.6+0.4=2.605>2.5 米
式中：
h1------支架顶梁高度，米；
h2------过机高度，一般不应小于0.1～0.25米，取0.4米。
上式计算结果表明，最小采高满足要求。
（3）、卧底量校核：
Kmax=A-H/2-sinßmax-D/2
=1.605-0.6-sin-17.5-1.8/2
=0.195m=195mm
式中：
Kmax-----采煤机最大卧底量，毫米；
ßmax-----摇臂向下摆动最大角度，度。
上式计算结果表明，最大卧底量在规定值之内（一般为90mm～300mm，以适应底板起伏不平和能截割运输机机头处三角煤带），满足要求。
（4）、采煤机最大截割速度的校核：
运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆积现象，根据些此原则，可把运输机的运输能力看成是采煤机的最大生产率，此时采煤机截割时的最大牵引速度V'为
V'=Q'/（105·H·B·r)
=730/(105×3×0.6×1.35)
=2.86米/分
式中：
Q'---------运输机的运输能力，吨/小时；
H---------平均采高，米；
B----------采煤机截深，米；
r-----------煤的实体容重，r=1.35吨/米2。
上式计算的V'值大于前面决定的截割牵引速度V值，满足要求。
（5）、牵引阻力的估算：
采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为
T=K1G+fD(cosa-K2+2K3)-Gsina
=0.8×0.73+0.18×1.8×(cos22-0.2+2×0.15)-0.73×sin22
=0.643 吨力
式中：
f------磨擦系数取决于采煤机导向机构表面状况和湿度及采煤机运动
速度等。平均可取0.18；
K1----经验系数，估算时可取0.6～0.8；
K2---估算系数，初步估算时可取0～0.2；
K3---侧面导向反力对牵引阻力影响系数，取0.15；
G----刮板运输机中部槽宽度，米；
a----煤层倾角，度。
1.5 采煤机、支护设备、输送机配套关系图
1.5.1 ZC8－ZY35型成套设备配备表见下页。
1.5.2 ZC8－ZY35型工作面配套设备之间关系图后附。
ZC8－ZY35型成套设备配备表
| 类别 项目 | 型 号 规 格 | 单 位 | 数 量 | 备 注 | |
|
工 作 面 |
液压支架 | ZY35 | 架 | ||
| 采煤机 | MXA－300/3.5 | 台 | 1 | ||
| 刮板输送机 | SGZ－730/320 | 台 | 1 | ||
| 单体液压支柱 | DZ | 根 | 20 | ||
|
顺 槽 |
转载机 | ZGZ－730/110 | 台 | 1 | |
| 带式输送机 | DSP1063/1000 | 台 | 1 | ||
| 破碎机 | LPS－1000 | 台 | 1 | ||
| 乳化液泵 | XRB2B－80/200 | 台 | 2 | ||
| 乳化液泵箱 | XRXTA | 台 | 1 | ||
| 喷雾泵站 | XPB230/55 | 台 | 2 | ||
| 液压安全绞车 | YAJ－13 | 台 | 1 | ||
|
端 头 |
端头液压支架 | DZY35 | 组 | 2 | |
| 单体液压支柱 | DZ | 根 | 40 | ||
| 金属绞接顶梁 | HDJA－1200 | 根 | 50 | ||