聶玉風(fēng) 呂美麗

（山東龍鄆煤業(yè)有限公司，山東 菏澤 274718）

帶式輸送機(jī)是煤礦普遍使用的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸，也可多機(jī)組合成水平或傾斜的運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)輸送物料，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸長(zhǎng)度，可以通過(guò)增加或減少機(jī)身中間部分的H架實(shí)現(xiàn)，H架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，拆裝方便。帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，受其機(jī)身H架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、承載物料及運(yùn)行方向、安裝的地點(diǎn)巷道狀況影響，H架受力不平衡，容易引發(fā)H架傾倒，影響設(shè)備安全運(yùn)輸。

1 帶式輸送機(jī)H架的物理力學(xué)原理簡(jiǎn)析

帶式輸送機(jī)機(jī)身中間H架的安裝及構(gòu)件相互關(guān)系如圖1所示：H架的下托輥為直輥，用于承載底皮帶（空段）的運(yùn)行；前后緊鄰的H架用縱梁連接，縱梁的上托輥為槽形三聯(lián)輥，用于承載頂皮帶（重段）和物料的運(yùn)行。由于前后H架和縱梁的對(duì)稱(chēng)性，故可取“單根H架+縱梁的二分之一”作為分析對(duì)象。力矩是改變轉(zhuǎn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，轉(zhuǎn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化不僅與其受力的大小有關(guān)，還與受力的方向、力的作用點(diǎn)有關(guān)。在物理學(xué)中，作用在物體上的力都在同一平面內(nèi)，各力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩只能使物體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣求幾個(gè)力矩的合力就簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。

圖1 H架分析元的選取

2 帶式輸送機(jī)水平運(yùn)行狀態(tài)下的H架受力分析

如圖2，此時(shí)H架受力主要為各物的重力、前后縱梁的推力、頂?shù)灼н\(yùn)行產(chǎn)生的摩擦力，由于作用在H架兩側(cè)的重力（G三聯(lián)輥、G頂皮帶、G物料、G縱梁/2）的代數(shù)和相抵消。故根據(jù)力矩平衡原理：

圖2 水平運(yùn)行狀態(tài)下的H架受力分析

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖傥恢脮r(shí)，列式為：

式中：

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖谖恢脮r(shí)，列式為：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

結(jié)論：帶式輸送機(jī)在水平巷道內(nèi)安裝使用時(shí)，為避免H架傾倒，按受力分析，應(yīng)使H架的直輥朝向于②的位置，即底皮帶的運(yùn)行方向。

3 帶式輸送機(jī)向上運(yùn)行狀態(tài)下H架受力分析

帶式輸送機(jī)在向上運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定上行傾角不得大于16°，為便于模擬，假設(shè)上行傾角ɑ≤16°進(jìn)行分析。

如圖3，此時(shí)H架受力主要為各物的重力、前后縱梁的推力、頂?shù)灼н\(yùn)行產(chǎn)生的摩擦力。由于作用在H架兩側(cè)的重力（G三聯(lián)輥、G頂皮帶、G物料、G縱梁/2）的代數(shù)和相抵消。故根據(jù)力矩平衡原理：

圖3 上坡運(yùn)行狀態(tài)下的H架受力分析

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖傥恢脮r(shí)，列式為：

式中：

我們?nèi)ˇ恋淖畲笾?6°代入公式：

F①=-209N （負(fù)號(hào)表示H架受力方向與頂皮帶運(yùn)行方向相反）

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖谖恢脮r(shí)，列式為：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

結(jié)論：帶式輸送機(jī)在巷道上山運(yùn)輸時(shí)，按受力分析的結(jié)果，為避免H架傾倒，應(yīng)使H架的直輥朝向于②的位置，即底皮帶的運(yùn)行方向。

4 帶式輸送機(jī)向下運(yùn)行狀態(tài)時(shí)H架受力分析

帶式輸送機(jī)在向下運(yùn)行狀態(tài)下，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定下行傾角不得大于12°，為便于模擬，假設(shè)下行傾角ɑ≤12°進(jìn)行分析。

圖4 下坡運(yùn)行狀態(tài)下的H架受力分析

如圖4，此時(shí)H架受力主要為各物的重力、前后縱梁的推力、頂?shù)灼н\(yùn)行產(chǎn)生的摩擦力。由于作用在H架兩側(cè)的重力（G三聯(lián)輥、G頂皮帶、G物料、G縱梁/2）的代數(shù)和相抵消。故根據(jù)力矩平衡原理：

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖傥恢脮r(shí)，列式為：

式中：

我們?nèi)ˇ恋淖畲笾?2°代入公式：

F①=-209N （負(fù)號(hào)表示H架受力方向與頂皮帶運(yùn)行方向相反）

當(dāng)直輥?zhàn)挥冖谖恢脮r(shí)，列式為：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

帶式輸送機(jī)在巷道下山運(yùn)輸時(shí)，按受力分析的結(jié)果，為避免H架傾倒，應(yīng)使H架的直輥朝向于②的位置，即底皮帶的運(yùn)行方向。

5 理論分析與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用存在差異的原因探討

通過(guò)膠帶輸送機(jī)在三種安裝情況下的受力分析，我們得出了無(wú)論在水平或上、下山運(yùn)輸時(shí)，H架安裝時(shí)都應(yīng)該將直輥朝向底皮帶的運(yùn)行方向，H架的安裝角度為水平垂直。

輸送機(jī)在完全的平巷安裝使用過(guò)程中，實(shí)踐證明H架只能垂直底板安裝，H架直輥的朝向?qū)τ绊慔架傾斜沒(méi)有太大的影響，原因在于H架上安裝直輥的懸臂很短，產(chǎn)生的影響H架傾倒的力很小。而在輸送機(jī)上、下山安裝使用的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，在遵循受力分析指導(dǎo)的安裝方法時(shí)，卻出現(xiàn)了H架傾倒的情況，且運(yùn)輸坡度越大傾倒的情況越嚴(yán)重。為什么現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)違背與受力分析不同的結(jié)果呢？原因是H架在上、下山安裝時(shí)不可能完全的垂直于水平面，特別是運(yùn)輸坡度較大時(shí)，受H架與H架聯(lián)接縱梁與H架配合固定結(jié)構(gòu)的影響，干涉了H架與水平面垂直安裝的可能，只能使H架在朝向坡度的下方偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度安裝。這一安裝角度影響了H架應(yīng)該垂直水平面安裝的受力平衡，這是造成上、下山運(yùn)輸H架出現(xiàn)向坡度下方傾倒的原因。

為了降低或避免出現(xiàn)上、下山運(yùn)輸H架傾倒情況，通過(guò)H架受力分析和現(xiàn)場(chǎng)H架安裝的角度實(shí)際情況，為了抵消因安裝角度對(duì)H架產(chǎn)生的力的影響，通過(guò)實(shí)踐，采取在上、下山運(yùn)輸時(shí)，將H架直輥的安裝方向朝向于坡度上方方向，這一實(shí)踐在實(shí)際應(yīng)用中收到了良好的效果。