水射流采煤机切割装置设计

摘    要：
高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术，在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。从原理上讲，它与世隔绝我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。水力采煤中使用的水压通常为5~15MP，水枪出口直径为15~30mm；而高水射的水压一般在30MP以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。因此高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。
本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景，优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。
高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术，需要解决的问题还很多。本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置，水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。设计了一种用高压水射流控制水路，水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。
关键词：水射流； 截齿； 喷嘴； 滚筒

本次毕业设计的课题是水射流采煤机切割装置。经过自己的努力和指导老师的悉心指导，我绘制出了DY-150采煤机滚筒装配图，旋转密封装置图和旋转密封内轴图，及箱体分布图。领会到了切割系统设计的思想。毕业设计是大学所学知识的综合应用，使我的专业基础得到一次全面的训练与巩固。
在设计高压水射流喷嘴过程中，拟订旋转密封装置原理图时，我不仅要根据滚筒对喷嘴的要求，而且要注意到系统安全可靠性。在绘制装配图时，体会很多。要画滚筒装配图，得认真全面的考虑每个细节，在选择液压元件时，注意到元件的材料、成本、实用等方方面面。总体上还要注意结构的合理布置，以便于安装与维护。
这次设计使用了CAD电子图板画图，从中体会到这种软件的优缺点，同时在画图过程中发现了自己制图的薄弱处，经过画图、看书的反复练习，自己在画图方面收获很大，领悟到熟能生巧道理。

水射流采煤机具有以下优点：
1） 由于水射流的辅助破碎作用，截齿受力可显著降低，因而降低了截割部的电机功率。一般功率可降低30%~60%，其生产能力可提高35%~40%。
2） 射流对煤体的湿润和对截齿的冷却作用，极大地提高了截齿的使用寿命，以及采煤机的工作效率。
3） 射流具有明显的降尘作用，比喷雾灭尘等措施降尘效果要好得多，大大地改善了采煤工作面的环境。并且水射流还能抑制截齿切割时因夹矸而导致的产生火花现象。从而有利于安全生产。
4） 射流的辅助破碎作用避免了切割刀具对煤体的大量粉碎性破坏，从而大大提高了煤质的块度。这对企业的经济效益提高有很大意义。因为煤的块度越大，其销售价格越高。通常6nm以下的粒径的碎煤占总量的35%~40%，如果引入高压水射流进行联合破碎切割，可使之降到15%左右。
以上是从优点方面说起，不过凡事有利必有弊。水射流技术应用于采煤机毕竟还处于起步阶段。很多问题急待解决。如高压管路的拖曳，高压旋转密封的耐压能力和使用寿命，比能耗较大等等。
高压水射流技术的进一步发展，必将使上述问题得到有效解决。从而使水射流技术更加广泛地应用于矿山机械领域，为我国煤炭工业现代化作出重要的贡献。

目    录
1水射流采煤综述..................................................... 1
1.1  高压水射流概述....................................................1
1.2  刀具采煤的弊端................................................... 2
1.3  DY---150采煤机设计参数及水射流的优点..........................2
2水射流性能简介....................................................4
2.1  非淹没式水射流 .................................................．4
2.2  非淹没射流的动力特性.............................................5
2.3  射流参数与计算．..................................................8    
3水射流与机械刀具联合切割机理..................................9
3.1  联合切割机理.....................................................9
3.2  水射流和机械刀具联合两方法.......................................9
3.3  水射流与刀具联合破煤的特点．....................................10
3.4   校核参数条件...................................................11
4高压水射流采煤机控制系统.......................................13
4.1  阀控水路系统.....................................................13
4.2  设计内容.....................................................16
5高压旋转密封结构.................................................17
5.1  几种密封装置.....................................................17
5.2  本设计的高压旋转密封结构．．.....................................21
6高压水射流喷嘴结构设计......................................... 23
6.1  喷嘴作用．．.....................................................23
6.2  连续高压水射流喷嘴种类.........................................．23
(毕业设计)
6.3  结喷嘴的质量要求.................................................23
6.4  喷嘴设计原理，小孔出流基本理论................................................23
6.5  喷嘴的基本结构和材质................................................26
6.6  喷嘴各参数对水射流性能的影响................．27
6.7  失效形式．.....................................................28
6.8  本设计中的喷嘴  ................................................29
7滚筒结构参数.....................................................30
8截齿和喷嘴布.....................................................33
8.1截齿的配置.....................................................33
8.2喷嘴在滚筒上的布置................................................36
结束语        .....................................................38
参考文献      .....................................................39

机械(42)