閆建宙

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 臨汾 042100）

引言

我國是生產(chǎn)煤碳礦產(chǎn)的大國，在世界煤炭產(chǎn)量排名上位居第一名。2014全球煤炭總產(chǎn)量為82.31億t，而我國2014年煤炭產(chǎn)量竟高達(dá)39.74億t，幾乎達(dá)到全球煤炭總產(chǎn)量的一半。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展，目前均已使用新型連續(xù)式采煤機(jī)等設(shè)備進(jìn)行挖掘。連續(xù)式采煤機(jī)具有投資小、收益高，便于移動(dòng)，施工安全的特點(diǎn)，為了提高連續(xù)采煤機(jī)使用的安全性，可以通過優(yōu)化其裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提升連續(xù)采煤機(jī)工作的效率和質(zhì)量。

1 裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分析

連續(xù)采煤機(jī)的裝運(yùn)機(jī)構(gòu)大致分為鏟板部、傳動(dòng)系統(tǒng)和刮板輸送機(jī)三大部分，如圖1所示。在連續(xù)采煤機(jī)正常工作運(yùn)行時(shí)，截割機(jī)構(gòu)將煤巖進(jìn)行切割處理，之后進(jìn)行收集工作，再通過星輪裝置進(jìn)行輸送，使煤巖到達(dá)鏟板部中心位置，再通過鏈輪組件運(yùn)行帶動(dòng)刮板鏈旋轉(zhuǎn)，對(duì)煤巖進(jìn)行最后的傳輸工作。當(dāng)煤巖到達(dá)刮板輸送機(jī)末端時(shí)，使用梭車進(jìn)行裝載工作，之后將煤巖從礦井內(nèi)部傳送至礦井外部。鏟板部包含兩個(gè)可浮動(dòng)式的油缸，可浮動(dòng)式油缸通過上下浮動(dòng)，控制鏟板部的上升、下降等操作，提高連續(xù)采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)的安穩(wěn)性，防止煤炭物料由于地面不平坦，從機(jī)器上顛簸掉落到地面上，造成浪費(fèi)，影響連續(xù)采煤機(jī)的工作效率。刮板輸送機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)上下左右擺動(dòng)的主要原因是刮板輸送機(jī)內(nèi)部裝有可升降、擺動(dòng)的油缸，能夠針對(duì)梭車停放時(shí)的不同角度進(jìn)行調(diào)整，可以有效應(yīng)對(duì)在卸貨時(shí)受到地形因素的限制作用[1]。

2 傳動(dòng)系統(tǒng)分析

圖2所顯示的是裝運(yùn)機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)系統(tǒng)的簡略圖，包含兩臺(tái)電機(jī)和一臺(tái)減速機(jī)，電機(jī)通過四個(gè)不同的齒輪互相傳遞能量，同時(shí)帶動(dòng)左右兩邊的鏈輪組件和星輪裝置。通過采用不同的電機(jī)電源接線，使得左右兩邊星輪裝置具有相反的旋轉(zhuǎn)方向，右側(cè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而左側(cè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電機(jī)不需要進(jìn)行分向旋轉(zhuǎn)，使整體操作在一次工作中完成，從而能夠有效提升傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率，進(jìn)而提升連續(xù)采煤機(jī)的工作效率[2]。

圖1 連續(xù)采煤機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 裝運(yùn)結(jié)構(gòu)中傳動(dòng)系統(tǒng)的簡略圖

3 鏟板部和刮板輸送機(jī)的產(chǎn)能估算公式

3.1 鏟板部產(chǎn)能的理論計(jì)算公式

每個(gè)爪每轉(zhuǎn)的產(chǎn)能公式為：

兩個(gè)三爪星輪每轉(zhuǎn)的產(chǎn)能公式為：

因此鏟板部在理論上的產(chǎn)能公式為：

式中：A為單個(gè)爪每次轉(zhuǎn)動(dòng)傳送物質(zhì)的面積，m2；h為每個(gè)星輪的高度值，m；k1為裝載的系數(shù)，0.7；η為電機(jī)的效率，0.96；n為星輪的轉(zhuǎn)速，r/min。

3.2 刮板輸送機(jī)產(chǎn)能的理論計(jì)算公式

式中：A'為輸送機(jī)的斷面面積，m2；v為運(yùn)輸鏈的傳送速度，m/s；ψ 滿載的系數(shù)，ψ=0.4～0.6。

4 鏟板部和刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)

4.1 設(shè)計(jì)鏟板部時(shí)的注意事項(xiàng)

在對(duì)鏟板部進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意鏟板部的上表面和下表面存在差異，截割頭臥底在橫掃時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，決定了鏟板本體上表面的外形；而下表面的外形受到地隙和接近角的限制，同時(shí)要求鏟尖必須與土地表面相接觸。在對(duì)左右星輪進(jìn)行裝配時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，兩邊星輪相應(yīng)的水平轉(zhuǎn)角位置應(yīng)存在角度差異，其交錯(cuò)角度大約為60°，這樣設(shè)計(jì)主要是為了讓左右滑靴能夠輪流交替到達(dá)輸送機(jī)位置。在選取驅(qū)動(dòng)鏈輪時(shí)，使用的是非標(biāo)準(zhǔn)化的雙節(jié)距四尺鏈輪，要求鏈輪端面的齒型能夠互相咬合，使兩個(gè)圓弧變成一條直線，通過直線鏈接兩齒的形間。而且在連續(xù)采煤機(jī)工作時(shí)有著明確的要求，即在工作運(yùn)行時(shí)鏟板必須時(shí)刻與地板相貼緊，避免發(fā)生意外事故，這時(shí)就突出鏟板結(jié)構(gòu)中升降油缸浮動(dòng)功能的重要性。由于升降油缸的浮動(dòng)功能能夠有效控制浮煤的收集工作，避免連續(xù)采煤機(jī)在上坡挖掘時(shí)底板與地面產(chǎn)生摩擦，影響連續(xù)采煤機(jī)的工作效率，而且底板長時(shí)間與地面摩擦?xí)斐傻装宓哪p，長時(shí)間的磨損會(huì)損壞連續(xù)采煤機(jī)的底板，進(jìn)一步影響連續(xù)采煤機(jī)的工作效率[3]。

4.2 設(shè)計(jì)刮板輸送機(jī)時(shí)的重點(diǎn)需求

在設(shè)計(jì)刮板輸送機(jī)時(shí)一定要注意，理論上刮板輸送機(jī)的效率一定要大于鏟板部的產(chǎn)能，否則會(huì)出現(xiàn)“供不應(yīng)求”的現(xiàn)象，挖掘煤巖的速度大于刮板輸送機(jī)的輸送速度時(shí)，物料會(huì)堆積起來，影響連續(xù)采煤機(jī)的正常運(yùn)行。刮板鏈內(nèi)部的腔體一定要具有“圓滑性”，防止在工作運(yùn)行時(shí)鏈條卡死現(xiàn)象的發(fā)生，避免發(fā)生事故對(duì)連續(xù)采煤機(jī)造成損壞，影響煤炭挖掘工作的正常進(jìn)度。

彈簧、從動(dòng)輪和張緊油缸三大部分共同組成了張緊補(bǔ)償裝置。如圖3所示，張緊補(bǔ)償裝置的主要作用是對(duì)輸送機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的張緊量進(jìn)行補(bǔ)償，由于彈簧的反應(yīng)速度極快，能夠有效確保在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償張緊量[4]。

圖3 張緊補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)語

由于連續(xù)采煤機(jī)裝運(yùn)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上具有精細(xì)化、復(fù)雜化等特點(diǎn)，因此在對(duì)連續(xù)采煤機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),一定要抓住每個(gè)部分的細(xì)節(jié)要求，以有效提升連續(xù)采煤機(jī)的工作效率和工作質(zhì)量，達(dá)到事半功倍的理想效果。