邊 越

（山西大同煤集團(tuán)煤峪口礦，山西 大同 037041）

引言

煤礦選煤樓在改造過程中會遇到煤流線路的改變問題。煤流改變意味著相關(guān)的設(shè)備布置和漏煤通道的改變。在改造過程中漏煤通道的改造是改造的難點(diǎn)和重點(diǎn)。在改造過程中，簡單的改造只需要加裝新的皮帶，復(fù)雜的改造則需要局部改變選煤系統(tǒng)的廠房結(jié)構(gòu)和漏煤筒的結(jié)構(gòu)。煤峪口礦的選煤系統(tǒng)需要改造漏煤筒的送煤角度和長度，需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠滿足煤炭運(yùn)輸?shù)穆┟和玻谠O(shè)計(jì)的過程中使用了三維設(shè)計(jì)軟件pro／e簡化了設(shè)計(jì)過程。

1 設(shè)計(jì)過程

1.1 設(shè)計(jì)條件

選煤系統(tǒng)需要在高度差為6.7m，夾角為20°的兩部皮帶之間設(shè)計(jì)出一個(gè)輸送煤角度為45°的漏煤筒。設(shè)計(jì)條件示意圖如圖1所示。

上部皮帶為寬度為1m，帶速為2m／s，皮帶出煤點(diǎn)距離地面高度為1.36m。漏煤孔為0.93m×0.93m?？字行木嚯x下部皮帶中心為0.9m。在距離頂3.2m的位置上有0.4m×0.4m的結(jié)構(gòu)梁。下部皮帶寬1m。要求煤炭從漏煤孔下落至下部皮帶并且不能砸壞下部皮帶［1］。

圖1 設(shè)計(jì)條件示意圖（m）

1.2 設(shè)計(jì)分析

漏煤孔的位置因?yàn)闃菍咏Y(jié)構(gòu)的原因無法改變位置和方向。漏煤孔與下部皮帶不但有角度而且中心不在一條線上。這樣設(shè)計(jì)漏煤筒時(shí)就要對漏煤筒進(jìn)行變角。變角可以分為軸向變角和沿平面變角。所謂軸向變角就是讓漏煤筒的進(jìn)煤口和出煤口在軸向上旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。平面變角就是制作一個(gè)類似彎頭的漏煤筒。

使用彎頭漏煤筒對該處進(jìn)行變角會多次改變煤流方向，會造成漏煤筒安裝不便，使用過程中會造成檢修不便。因此使用軸向變角漏煤筒能讓煤流一次落下，更為合理。

1.3 變角漏煤筒的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)軸向漏煤筒的時(shí)候改變怎樣的角度，每塊板材的幾何形狀如何確定是非常復(fù)雜的。在此為了使設(shè)計(jì)簡化直觀使用了pro／e進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)就是大體設(shè)計(jì)好軸向變角漏煤筒的外形結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要修改變角角度，讓程序自動生成每塊板材的外形結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)出的漏煤筒結(jié)構(gòu)合理，數(shù)據(jù)精確，便于正確安裝和加工。

在設(shè)計(jì)軸向變角漏煤筒時(shí)要充分考慮制造該筒子的加工難度。當(dāng)筒子總體高度較高時(shí)，拼接每塊板材將費(fèi)大量的電力和人工。只要能夠滿足漏煤筒變換角度這一要求，筒子做得越小越好，便于工人手工調(diào)整和組裝。調(diào)整安裝好的軸向變角漏煤筒如圖2所示。

圖2 變角漏煤筒示意圖

變角漏煤筒在設(shè)計(jì)過程中上鎖扣與下鎖扣之間的角度是可隨時(shí)調(diào)節(jié)的。這一角度變化后拼接變角漏煤筒的板材的外形自動變化。將變化后的板材的外形進(jìn)行量取就可以繪制出加工的零件圖。該變角漏煤筒的高度設(shè)置為420mm變換的角度，根據(jù)漏煤筒與皮帶之間的角度靈活調(diào)整［2］。

1.4 拐彎漏煤筒的設(shè)計(jì)

煤流在經(jīng)過變角漏煤筒后需要經(jīng)過一個(gè)傾斜的坡度滑向皮帶。這個(gè)傾斜的坡度角度由漏煤筒的工作要求和周圍的安裝空間決定。安裝角度越靠近30°越好，這樣煤炭就會在漏煤筒中得到充分的緩沖。當(dāng)漏煤筒角度小于30°時(shí)，煤炭就有可能在漏煤筒中發(fā)生滯留從而堵塞漏煤筒。為了保險(xiǎn)將漏煤角度設(shè)置為45°。在軸向變角漏煤筒的下部設(shè)計(jì)一款彎筒就能讓煤流順利變向了。彎筒的設(shè)計(jì)如圖3所示。圖中中軸線是可以根據(jù)漏煤筒的位置在軟件中任意調(diào)整的。當(dāng)漏煤筒的開口落在下部皮帶時(shí)就可以將此時(shí)的中軸線的角度設(shè)定位彎筒的角度。為了方便加工，該角度設(shè)置為60°。煤流在此時(shí)會以較快的速度滑向下部皮帶，會對下部皮帶造成沖擊。但是當(dāng)漏煤筒的角度小于該角度時(shí)，漏煤筒又會與下部的橫梁產(chǎn)生干涉。為了減少漏煤筒對皮帶的沖擊需要設(shè)計(jì)一個(gè)漏煤筒的出口。

圖3 彎筒的整體效果

1.5 漏煤筒出口設(shè)計(jì)

漏煤筒的彎筒及延伸部分與平面夾角為60°，出口設(shè)計(jì)為45°。這樣能夠減少煤炭對皮帶的沖擊，同樣的出口是一個(gè)小角度的彎筒。在漏煤筒的最后一節(jié)上漏煤筒向上彎曲15°，從出口處到折彎處留有0.8～1.0m的距離。這樣做是為了減少煤炭在此處聚集。當(dāng)煤流走到折彎處時(shí)流速會變慢，后面涌來的煤流會堆積在此處。所以變角后的彎筒不宜太長，盡量在煤流的沖擊下能保持通暢，而且變角的彎筒設(shè)置在最后一節(jié)方便更換鋼板和檢修。

1.6 整體參數(shù)化設(shè)計(jì)

在大體上構(gòu)建好模型后，在pro／e繪圖模塊的組裝空間里將所有零部件安裝在廠房中，進(jìn)行調(diào)整。對軸向變角漏煤筒進(jìn)行角度的優(yōu)化。對斜漏煤筒的長度進(jìn)行測量，確定每節(jié)漏煤筒的具體長度。觀察鎖扣周圍是否有足夠的扳手空間。這個(gè)系統(tǒng)與周圍環(huán)境是否發(fā)生干涉。最終對圖3所示的漏煤筒進(jìn)行整體優(yōu)化后就可以將漏煤筒逐個(gè)分解測量出零件加工圖了［3］。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

使用pro／e對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化提高了設(shè)計(jì)效率；使用參數(shù)化設(shè)計(jì)減少了計(jì)算量提高了設(shè)計(jì)精度；設(shè)計(jì)直觀可從不同角度觀察；節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。

3 結(jié)論

3.1 社會經(jīng)濟(jì)效益

該漏煤筒的設(shè)計(jì)解決了本礦煤炭篩選系統(tǒng)改造時(shí)遇到的難題，節(jié)省了煤炭運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，按每月節(jié)省1h約運(yùn)輸原煤10t，每噸400元計(jì)算，全年可為礦創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益400×10×12＝4.8萬元。如果按節(jié)省一部中間緩沖皮帶約10萬元計(jì)算，共可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4.8＋10＝14.8萬元。

3.2 應(yīng)用前景

該漏煤筒的設(shè)計(jì)方法可以解決大多數(shù)上下皮帶不平行且有偏距的問題，在類似情況下可推廣使用。

［1］ 林清安.pro／engineer野火4.0工程圖制作［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

［2］ 邊越.pro／e在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.科技信息，2009（2）：280.

［3］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.