張敬輝 馬超

摘要：我國是生產(chǎn)煤炭礦產(chǎn)的大國，在世界煤炭產(chǎn)量排名上位居第一名。采煤的技術(shù)和效率對經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。本文針對連續(xù)采煤機(jī)中裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列分析，裝運(yùn)機(jī)構(gòu)是連續(xù)采煤機(jī)的重要組成部分，其性能好壞直接影響整機(jī)的生產(chǎn)效率，本文主要從連續(xù)采煤機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)幾個(gè)方面展開分析，達(dá)到提升連續(xù)采煤機(jī)的工作效率和質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：連續(xù)采煤機(jī)；裝運(yùn)機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)分析

1 前言

2014全球煤炭總產(chǎn)量為82.31億噸，而我國2014年煤炭產(chǎn)量竟高達(dá)39.74億噸，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。

2 裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分析

2.1 連續(xù)采煤機(jī)的裝運(yùn)機(jī)構(gòu)

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，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，能夠針對梭車停放時(shí)的不同角度進(jìn)行調(diào)整，可以有效應(yīng)對在卸貨時(shí)受到地形因素的限制作用。

2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)分析

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。

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

3.1 鏟板部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)

鏟板部主要由鏟板、裝運(yùn)電機(jī)、裝運(yùn)減速器、星輪、鏈輪組件組成。該部件具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、連續(xù)裝煤、工作可靠、故障率低等特點(diǎn)。裝載機(jī)構(gòu)的左右減速器對稱地布置在鏟板兩側(cè)，分別由2臺(tái)37kw交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每臺(tái)減速器有2路輸出：一路輸出到鏟板上的星輪，帶動(dòng)星輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝載煤巖等物料；一路輸出至鏈輪組件為中間輸送機(jī)的動(dòng)力源。鏟板部安裝在連續(xù)采煤機(jī)的前端，通過1對銷軸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板可繞銷軸上下擺動(dòng)，最大抬起量為500 mm。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時(shí)應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增強(qiáng)機(jī)器的截割穩(wěn)定性。鏟板具有浮動(dòng)功能，當(dāng)鏟板在鏟板油缸的浮動(dòng)行程范圍內(nèi)浮動(dòng)時(shí)，前端遇到向上的阻力時(shí)，鏟板會(huì)在蓄能器的作用下抬高；而當(dāng)前端懸空時(shí)，鏟板又會(huì)在自身重力作用下降低，直到接觸底板使底板的支撐力、油缸的支撐力與鏟板重力達(dá)到平衡。此功能使鏟板可自動(dòng)適應(yīng)底板的凹凸路況，實(shí)現(xiàn)沿巷道底板漂浮，而不會(huì)使鏟板鏟入采煤底板輪廓線內(nèi)。

在對鏟板部進(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。由于連續(xù)采煤機(jī)截煤時(shí)要求鏟板始終緊貼底板，因此鏟板升降油缸還應(yīng)具有浮動(dòng)功能，這樣既可以很好地收集浮煤，上坡又不至于啃底板。

3.2 刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

刮板輸送機(jī)理論生產(chǎn)能力一定要比鏟板部理論生產(chǎn)能力大，不然就會(huì)產(chǎn)生堆料現(xiàn)象。運(yùn)行刮板鏈的空腔應(yīng)平穩(wěn)過渡，以避免鏈條堵塞現(xiàn)象。

張緊油缸、彈簧和從動(dòng)輪組成了張緊補(bǔ)償裝置。輸送機(jī)擺尾時(shí)所產(chǎn)生的張緊量由該裝置進(jìn)行補(bǔ)償，張緊油缸為單作用缸，彈簧可以快速響應(yīng)，從而首先補(bǔ)償張緊量。如圖一所示

3.3 連采機(jī)裝運(yùn)齒輪箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)

連續(xù)采煤機(jī)具有裝載、運(yùn)輸能力大、易壓煤的特點(diǎn)。因此，電力驅(qū)動(dòng)是首選?？紤]到維護(hù)和通用性，第一個(gè)國內(nèi)連續(xù)采煤機(jī)裝料機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)傳動(dòng)、裝卸聯(lián)動(dòng)的形式。因此，有必要設(shè)計(jì)一種合適的單輸入雙輸出加載齒輪箱。

載運(yùn)齒輪箱安裝在連續(xù)采煤機(jī)鏟板下方?？臻g狹小多變，傳統(tǒng)的布局已不能滿足要求。通過對進(jìn)口同類齒輪箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的消化和吸收，設(shè)計(jì)了輸入輸出錐齒輪和中間行星齒輪的結(jié)構(gòu)。輸出錐齒輪由兩個(gè)小錐齒輪和三個(gè)大錐齒輪驅(qū)動(dòng)，大錐齒輪加載輸出，小錐齒輪運(yùn)輸輸出，實(shí)現(xiàn)單輸入雙輸出。

4 連續(xù)采煤機(jī)工藝

根據(jù)運(yùn)煤方式，連續(xù)采煤機(jī)的工藝系統(tǒng)可以分為兩種。其一是連續(xù)采煤機(jī)-橋式轉(zhuǎn)載機(jī)-萬向接長機(jī)-帶式輸送機(jī)；其二是連續(xù)采煤機(jī)-轉(zhuǎn)載破碎機(jī)-帶式輸送機(jī)。這兩種工藝當(dāng)中，前者是連續(xù)運(yùn)輸?shù)墓に囅到y(tǒng)，十分適用于薄煤層；而后者是間斷運(yùn)輸?shù)墓に囅到y(tǒng)，則更加適用于中厚煤層。在掘進(jìn)的過程中，連續(xù)采煤機(jī)需要和錨桿機(jī)平行作業(yè)，首先連續(xù)采煤機(jī)需要在A運(yùn)輸巷落煤，再通過裝載機(jī)將煤裝入連續(xù)采煤機(jī)后部梭車之中，由梭車運(yùn)入到破碎機(jī)，將大煤塊打碎，均勻地運(yùn)送到B運(yùn)輸巷再將其運(yùn)出。在作業(yè)過程中，錨桿機(jī)需要在A運(yùn)輸巷內(nèi)對頂板進(jìn)行支護(hù)工作，一般順序?yàn)槎ㄎ?、鉆眼、安裝錨桿，從而保證道路通暢。

5 結(jié)語

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)，是一種技術(shù)較為先進(jìn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的裝運(yùn)裝置。其設(shè)計(jì)是一個(gè)較為繁瑣的過程，可以分為鏟板部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同部分的存在不同的工作原理以及設(shè)計(jì)方式，因此要對連續(xù)采煤機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)有整體了解，并且可以左到不同機(jī)構(gòu)分開設(shè)計(jì)。具體方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié)，這樣才能做到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：三一重型裝備有限公司）