姚鵬程

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)馬家?guī)r煤業(yè)有限公司，山西 婁煩 030300）

引言

從20 世紀(jì)70 年代開始，我國已經(jīng)逐步開始大面積機(jī)械化開采，綜采技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了煤礦開采的效率和安全性。長壁綜合機(jī)械化開采作為我國應(yīng)用較為廣泛的開采工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中涉及頂板管理、采煤、落煤、裝煤、刮板運(yùn)輸、裝載機(jī)運(yùn)輸、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。在高效高產(chǎn)的要求，不論在哪個環(huán)節(jié)均必須保證設(shè)備的可靠性和連續(xù)性。裝載機(jī)作為與刮板輸送機(jī)相連接的設(shè)備，其可靠性至關(guān)重要[1]。在實(shí)際生產(chǎn)中與刮板機(jī)相接觸的刮板鏈存在嚴(yán)重磨損，增加了能耗。本文將重點(diǎn)針對此類問題對綜采工作面的裝載機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。

1 裝載機(jī)概述

裝載機(jī)作為綜采工作面連接刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)的中間設(shè)備，其主要任務(wù)是將采煤機(jī)開采下來的煤炭從刮板輸送機(jī)卸載至帶式輸送機(jī)。一般，裝載機(jī)由機(jī)頭、機(jī)身以及機(jī)尾三部分組成；通常情況下，裝載機(jī)在工作面安裝時均會有不小于10°的爬坡角度，具體如圖1 所示。

圖1 裝載機(jī)外型及現(xiàn)場安裝示意圖

具體分析，裝載機(jī)機(jī)頭部主要由導(dǎo)料槽、機(jī)頭傳動裝置、機(jī)頭小車組成；機(jī)身部主要由刮板鏈、溜槽組成；機(jī)尾部主要由機(jī)尾架、機(jī)尾鏈輪組成。裝載機(jī)根據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為多種類型。其中，根據(jù)溜槽形式的不同可以分為中部槽組裝式和整體組焊箱式；根據(jù)刮板鏈不同可以分為單鏈型、雙邊鏈型、準(zhǔn)雙邊鏈型以及中雙鏈型。本文以中雙鏈型裝載機(jī)為例開展研究，具體型號為SZZ800/400，其所配套綜采設(shè)備的型號及其關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。

表1 SZZ800/400 裝載機(jī)配套綜采設(shè)備及其關(guān)鍵參數(shù)

該型裝載機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中受力均勻，具有較好的彎曲性能且在現(xiàn)場具有良好的應(yīng)用效果。針對綜采機(jī)械化開采工作面裝載機(jī)改進(jìn)后仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化設(shè)計時必須滿足裝載機(jī)的基本要求、結(jié)構(gòu)要求、性能要求以及關(guān)鍵零部件的技術(shù)要求符合煤炭行業(yè)或國家所頒發(fā)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)[2]。

2 裝載機(jī)移動方式的改進(jìn)

2.1 裝載機(jī)傳統(tǒng)移動方式

裝載機(jī)傳統(tǒng)移動方式主要采用戧柱錨固、圓環(huán)鏈以及油缸等結(jié)構(gòu)完成。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該種移動方式僅適用于綜采工作面頂板和底板相對較硬的情況。若綜采工作面頂板和底板較軟使其無法支撐戧柱，從而導(dǎo)致影響裝載機(jī)正產(chǎn)的拉移操作；在此種情形若依然進(jìn)行拉移操作，極易造成斷鏈?zhǔn)鹿实陌l(fā)生，甚至導(dǎo)致傷人的事故[3]。

裝載機(jī)傳統(tǒng)移動方式主要分為與側(cè)卸式輸送機(jī)同步推移方式和端頭支架推移方式。其中端頭支架推移方式包括中置式端頭支架推移和整體騎跨式端頭支架推移。總的來說，裝載傳統(tǒng)移動方式并不是能夠獨(dú)立完成移動的，還需人工和端頭支架進(jìn)行輔助；同時，裝載機(jī)傳統(tǒng)移動方式機(jī)械化程度較低、安全性低、從某種程度上影響綜采工作面的生產(chǎn)效率。

2.2 裝載機(jī)移動方式的改進(jìn)路徑

為解決裝載機(jī)傳統(tǒng)移動方式機(jī)械化水平低、工作人員勞動強(qiáng)度大且安全性低的問題，設(shè)計一種轉(zhuǎn)載機(jī)的邁步自移裝置，該裝置如圖2 所示。

圖2 裝載機(jī)邁步自移裝置

如圖2 所示，裝載機(jī)邁步自移裝置主要由導(dǎo)軌、液壓控制系統(tǒng)、支座以及各種油缸等組成。本文所設(shè)計的裝載機(jī)邁步自移裝置與工作面的裝載機(jī)、破碎機(jī)等相互配合應(yīng)用，該裝置安裝于與其相互配合使用的裝載機(jī)和破碎機(jī)的旁邊，實(shí)現(xiàn)對裝載機(jī)的快速移動。裝載機(jī)邁步自移裝置的移動步驟如下：

1）將裝載機(jī)的機(jī)頭與帶式輸送機(jī)相互搭接，裝載機(jī)的另一端與裝載機(jī)邁步自移裝置的導(dǎo)軌均與刮板輸送機(jī)底板相互搭接；

2）由液壓控制系統(tǒng)對調(diào)高油缸進(jìn)行控制，將裝載機(jī)的機(jī)身調(diào)高；

3）由液壓控制系統(tǒng)對推移油缸進(jìn)行控制，將裝載機(jī)向前移動一個步距；

4）由液壓控制系統(tǒng)對推移油缸進(jìn)行控制，將裝載機(jī)邁步自移裝置的導(dǎo)軌向前移動一個步距；

5）將導(dǎo)軌落地后，重復(fù)上述步驟2）-4）的操作，直至將裝載機(jī)移動至預(yù)期位置[4]。

裝載機(jī)邁步自移裝置的液壓系統(tǒng)為其核心，該液壓控制系統(tǒng)采用煤礦綜采工作面的液壓源，對應(yīng)的額定壓力為31.5 MPa，額定工作壓力為20 MPa，乳化液介質(zhì)的流量為80 L/min。結(jié)合上述參數(shù)以及裝載機(jī)邁步自移裝置的工作參數(shù)完成油缸及油管的參數(shù)設(shè)計，具體如表2 所示。

表2 裝載機(jī)邁步自移裝置油缸及油管選型

3 刮板鏈的改進(jìn)設(shè)計

刮板鏈作為裝載機(jī)的關(guān)鍵部件，其主要為裝載機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)。一般情況下，裝載機(jī)被安裝于具有一定傾角的坡度上，此種工況導(dǎo)致刮板鏈承受更大的運(yùn)行阻力，在增加能耗的同時，還加劇了刮板鏈的磨損，影響了裝載機(jī)的使用壽命。為避免上述情況的產(chǎn)生，可將刮板鏈布置的密度增大減小運(yùn)行阻力和刮板鏈的磨損。但是，增大刮板鏈布置的密度會增加設(shè)備的重量，導(dǎo)致其在字形運(yùn)行工況下的阻力增大。

基于上述現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，本文擬設(shè)計一種短的支撐刮板。此種短的支撐刮板與正產(chǎn)刮板配合使用，在裝載機(jī)上以一種組合鏈的方式使用。組合鏈不僅可以減小裝載機(jī)刮板之間的間距，還可保證設(shè)備質(zhì)量不會成倍增加，對應(yīng)的運(yùn)行阻力也不會大幅度增加[5]。

改進(jìn)前，兩個刮板之間的間距為756 mm，包含有6 個鏈環(huán)。

改進(jìn)后，分為普通刮板鏈和支撐刮板鏈，其中普通刮板鏈的間距為504 mm，包含4 個鏈環(huán)；支撐刮板鏈的間距為630 mm，包含5 個鏈環(huán)。

裝載機(jī)刮板鏈改進(jìn)后的對比如表3 所示。如表3 所示，裝載機(jī)刮板鏈改進(jìn)后，重力、摩擦阻力以及損耗功率均減小。

表3 刮板鏈改進(jìn)前后效果對比

4 結(jié)論

裝載機(jī)作為綜采工作面生產(chǎn)的必不可少的裝置，其主要連接刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)，是煤炭運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)環(huán)節(jié)。為解決實(shí)際生產(chǎn)中裝載機(jī)移動方式效率低、安全系數(shù)低以及功耗大的問題，對裝載機(jī)移動方式和刮板鏈進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。經(jīng)改進(jìn)設(shè)計后，采用邁步自移裝置大大提高了裝載機(jī)的移動效率和安全性；同時，采用組合鏈的方式在減少刮板鏈間距和運(yùn)行阻力的同時，減小了損耗功率。