王鵬

（1.中煤張家口煤礦機械有限責任公司；2.河北省高端智能礦山裝備技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 張家口 076250）

1 前言

我國絕大多數(shù)煤礦井下的工作面都是在液壓支架支撐防護的條件下，通過刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、皮帶機以及采煤機等完成煤炭的開采運輸。刮板輸送機將采煤機采下的煤炭轉(zhuǎn)運至刮板轉(zhuǎn)載機，再由刮板轉(zhuǎn)載機運送到皮帶機，最后通過皮帶機運輸至指定地點。其中刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶機一般通過皮帶自移機尾聯(lián)接。刮板轉(zhuǎn)載機的機頭通過銷與皮帶自移機尾的小車聯(lián)接，完成工作面的整體推移前進。因此，刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾的正確配套是影響煤礦生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。本文旨在滿足輸送能力的前提下，通過對刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)的改進從而減小爬坡段的角度，并且大幅度增加皮帶自移機尾小車的行程，減少刮板轉(zhuǎn)載機和皮帶自移機尾的移動次數(shù)，使礦井的生產(chǎn)效率以及安全性得到提升。

2 傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾配套方式存在的問題

傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機一般由架橋段、爬坡段、落地段三部分組成，其中處于架橋段的機頭傳動部通過固定銷、固定環(huán)與皮帶自移機尾小車的鉸接座聯(lián)接，起到支撐刮板轉(zhuǎn)載機的作用，同時保證煤炭順利地從刮板轉(zhuǎn)載機上運輸?shù)狡ё砸茩C尾上。但是傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機只能依靠皮帶自移機尾小車上的鉸接座與刮板轉(zhuǎn)載機的固定銷聯(lián)接這一個點來支撐懸空段，導(dǎo)致刮板轉(zhuǎn)載機懸空段長度短，爬坡段角度大，每次移動距離小，刮板轉(zhuǎn)載機懸空段下面容易堆積浮煤，影響設(shè)備高產(chǎn)高效運行，危險系數(shù)偏大，并且刮板轉(zhuǎn)載機凸槽磨損嚴重。此問題是目前在設(shè)計中遇到的比較困難的問題，也是實現(xiàn)高效高產(chǎn)必須解決的瓶頸問題。圖1為傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾布置圖。

圖1 傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾布置圖

3 新型刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾配套方式研究

3.1 刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

為解決上述問題，在確保刮板轉(zhuǎn)載機的煤流通暢并能夠快速移動的前提下，應(yīng)對刮板轉(zhuǎn)載機以及皮帶自移機尾的結(jié)構(gòu)進行改進優(yōu)化。因此，本文設(shè)計研發(fā)的新式刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)擬通過以中部槽替代架橋槽、凸槽、聯(lián)接槽、鉸接槽的方式，重新布置刮板轉(zhuǎn)載機主體的結(jié)構(gòu)形式，配套的皮帶自移機尾設(shè)計中部槽行走軌道，既有效的解決了上述“支撐點單一、坡度大、磨損大”的問題，更重要的是取消了刮板轉(zhuǎn)載機懸空段，避免浮煤的堆積，同時極大的增加了轉(zhuǎn)載機拉移行程，實現(xiàn)多次采煤一次移動，避免了時間的浪費，實現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)的效果。圖2為新型刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2 新型刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)簡圖

本方案擬定刮板轉(zhuǎn)載機槽寬為800mm，刮板鏈速1.49m/s，輸送量1800t/h，采用φ34×126mm緊湊鏈。刮板轉(zhuǎn)載機主體主要由機頭傳動部，凹槽，中部槽，聯(lián)接槽等組成，其中中部槽與中部槽，中部槽與凹槽，中部槽與聯(lián)接槽之間均采用啞鈴組件聯(lián)接，中部槽能垂直彎曲±3°。相較于傳統(tǒng)中部槽，此方案中中部槽增加連接孔，通過2個φ35定位銷和6個M30螺栓聯(lián)接支撐架，以便于中部槽在皮帶自移機尾上行走，中部槽結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 新型中部槽結(jié)構(gòu)圖

由此可以看出，本方案刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)更加簡潔、緊湊，取消了大角度的爬坡段以及懸空段，在保證刮板轉(zhuǎn)載機運輸量不變的前提下，能減小對轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)件的磨損，延長轉(zhuǎn)載機的壽命，同時對工作人員的安全性有了極大的提高。

3.2 皮帶自移機尾結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

皮帶自移機尾是聯(lián)接轉(zhuǎn)載機與皮帶機的重要設(shè)備，也是拉移轉(zhuǎn)載機進行移動的關(guān)鍵設(shè)備，皮帶自移機尾和刮板轉(zhuǎn)載機配套使用可以實現(xiàn)設(shè)備快速同步的推進。針對上述新型刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)，必須對皮帶自移機尾結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，本方案設(shè)計的皮帶自移機尾適用膠帶寬度1000mm，其結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 新型皮帶自移機尾結(jié)構(gòu)圖

此皮帶自移機尾在舊的自移機尾基礎(chǔ)上增加了撐頂組件、撐幫組件以及爬坡組件，將前后基架形式更改為撐幫基架、抬底基架和后基架，重新設(shè)計小車結(jié)構(gòu)和液控系統(tǒng)，以適應(yīng)大行程的要求，各個新結(jié)構(gòu)的組成及作用如下：

3.2.1 抬底基架、撐幫基架、后基架

抬底基架、撐幫基架、后基架上邊設(shè)置了小車和轉(zhuǎn)載機運行的軌道，便于小車和轉(zhuǎn)載機的行走，同上也是轉(zhuǎn)載機的落煤區(qū)，為了使膠帶成槽型，設(shè)計了皮帶壓板，皮帶壓板既能有效保護皮帶，使落煤對皮帶的沖擊力大大減小，又為皮帶的順暢運行起到導(dǎo)向作用。抬底基架和后基架上設(shè)置了調(diào)平機構(gòu)，當基架因為順槽底板不平發(fā)生傾斜時，調(diào)平機構(gòu)可以起到調(diào)平作用。撐幫基架上設(shè)置調(diào)偏機構(gòu)，在自移移動過程中，自移基架偏移預(yù)定中線時，可以用撐幫基架兩邊的調(diào)偏機構(gòu)進行調(diào)偏，使得自移基架回到設(shè)定的行進中線上。

3.2.2 撐頂組件、撐幫組件、爬坡組件

撐頂組件主要由錨固座、缸座、固定銷等組成，安裝于頭端架和爬坡組件上，用來安裝撐頂立缸，在拉動轉(zhuǎn)載機時固定皮帶自移機尾。撐幫組件主要由支座、缸座、聯(lián)接架、固定銷等組成，安裝于撐幫基架和尾端架上，用來安裝側(cè)撐油缸，當基架偏移預(yù)定中線時進行調(diào)偏。爬坡組件主要由擋板，支撐架體，聯(lián)接板等組成，設(shè)計的爬坡角度大約6°，設(shè)置了轉(zhuǎn)載機的運行軌道，使轉(zhuǎn)載機可以順利的在皮帶自移機尾上移動，避免了轉(zhuǎn)載機運行距離的限制，并且大大降低了爬坡角度，使煤流更加通暢。由于擋板的存在，轉(zhuǎn)載機的運行也更加安全可靠。

3.2.3 小車

小車由錨固裝置、左右車架、鉸接座、支腿、滑靴等組成。轉(zhuǎn)載機機頭與小車上的鉸接座用螺栓固定，鉸接座用銷軸與左右車架聯(lián)接，可滿足轉(zhuǎn)載機機頭適當角度的調(diào)整。小車錨固裝置與左右車架通過油缸相連接，錨固裝置上有插銷機構(gòu)，插銷機構(gòu)的油缸動作，可以使得錨固裝置上的拉移銷軸插入基架軌道或者拔出軌道。小車的4個滑靴騎在基架的軌道上，起到支撐和限位作用，并且在鉸接座的左右兩側(cè)各安裝一組抬升缸。當壓力太大難以推動基架時，小車抬升缸缸桿伸出，使小車車輪離開軌道面，從而便于基架移動。

3.2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包括3個，分別為頭部、中部和尾部液壓系統(tǒng)。頭部液壓系統(tǒng)的組成包括2個錨固立缸及控制缸、2個抬底缸、2個側(cè)撐油缸及控制缸、2個浮動托輥缸、1個操縱閥組；中部液壓系統(tǒng)包括2個拉移缸、2個插銷缸、2個轉(zhuǎn)載機伸縮機頭缸、2個小車抬升缸、1個操縱閥組；尾部液壓系統(tǒng)包括2個錨固立缸及控制缸、4個抬底缸、2個側(cè)撐油缸及控制缸、1個操縱閥組。乳化液泵站是其動力源，供液壓是31.4MPa。

3.3 新型刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾配套結(jié)構(gòu)的工作原理

皮帶自移機尾中小車的鉸接座和轉(zhuǎn)載機機頭聯(lián)為一體，是自移裝置的支撐點，錨固裝置通過Φ85mm銷與推移缸的活塞桿相聯(lián)接，推移缸的缸底通過Φ85mm銷與左右車架聯(lián)接，鉸接座與左右車架相聯(lián)接，轉(zhuǎn)載機機頭落在鉸接座上邊，并用螺栓聯(lián)接，構(gòu)成了拉轉(zhuǎn)載機推自移裝置的行走系統(tǒng)，轉(zhuǎn)載機和自移相互作為支點，幫助前行移動，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖5。

圖5 新型刮板轉(zhuǎn)載機與皮帶自移機尾配套結(jié)構(gòu)

具體操作程序如下：

3.3.1 拉轉(zhuǎn)載機操作

（1）拉轉(zhuǎn)載機前，小車及轉(zhuǎn)載機機頭靠近自移機尾尾端架，推移油缸處在伸出狀態(tài)；（2）拉轉(zhuǎn)載機時，4根錨固立缸處在伸出狀態(tài)，小車抬升缸處在收回狀態(tài)，插銷油缸處在收回狀態(tài)，保證Φ90的拉移銷處在插入狀態(tài)；（3）推移油缸收回，拉動自移小車及轉(zhuǎn)載機前進一個油缸行程（或至少一個拉移孔距）；（4）插銷油缸伸出，插銷由基架軌道孔拔出；（5）插銷拔出到位后，推移油缸伸出，錨固裝置前移一個油缸行程（或至少一個拉移孔距），保證Φ90的拉移銷到達拉移孔的正中間位置，推移油缸伸出動作停止；（6）插銷油缸收回，插銷插入基架軌道孔，插銷插入到位后插銷油缸伸出停止，完成一個拉轉(zhuǎn)載機動作。

重復(fù)上述（2）～（5）動作，轉(zhuǎn)載機一個步距接一個步距往前移動，當錨固裝置接近頭端架到達前行極限位置時，轉(zhuǎn)載機拉移操作完成，推移油缸處在收回狀態(tài)。

3.3.2 推自移機尾操作

（1）小車抬升缸伸出，抬起轉(zhuǎn)載機離開地面即可；（2）錨固立缸收回，錨固座離開順槽頂板；（3）推移油缸伸出，推動自移機尾前進一個油缸行程（或至少一個拉移孔距）；（4）插銷油缸伸出，插銷由基架軌道孔拔出；（5）插銷拔出到位后，推移油缸收回，錨固裝置后退一個油缸行程（或至少一個拉移孔距），保證Φ90的拉移銷到達拉移孔的正中間位置，推移油缸收回動作停止；（6）插銷油缸收回，插銷插入基架軌道孔，插銷插入到位后插銷油缸伸出停止，完成一個推自移機尾動作。

重復(fù)上述（3）～（6）動作，自移機尾一個步距接一個步距往前移動，當小車及轉(zhuǎn)載機機頭到達尾端架附近的極限位置時，自移機尾推移完成，油缸處在伸出狀態(tài)。小車抬升缸縮回，將轉(zhuǎn)載機落回地面，錨固立缸伸出，錨固座支撐到順槽頂板并達到一定的支撐力。

在本方案中，皮帶自移機尾的小車最大行程可達到9m，即在一個生產(chǎn)班無需前移皮帶自移裝置，上述操作主要在檢修班進行，可以減少拆除皮帶中間架的次數(shù)，減少輔助時間，極大的提高工作效率，實現(xiàn)高效高產(chǎn)的效果。

4 結(jié)語

本設(shè)計方案通過對刮板轉(zhuǎn)載機和皮帶自移機尾結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，形成了一套全新的配套方式，解決了傳統(tǒng)配套方式存在的諸多問題，減小了刮板轉(zhuǎn)載機爬坡角度，避免了刮板轉(zhuǎn)載機懸空段的危險，減少了浮煤的堆積，并且大幅度增加皮帶自移機尾中小車的行程，能夠使礦方在單個生產(chǎn)班不停機，避免浪費時間，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。此種新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景將非常廣闊。