沈 浩

（鐵法煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司大隆礦，遼寧 鐵嶺 112700）

1 問題提出

鐵法煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司大隆礦地質(zhì)條件復(fù)雜，整體為東高西低，采用偽斜式布置采煤法，因東二采區(qū)煤層傾角為2°～12°，回采過程中運輸機受重力原因向運順方向位移，造成運輸機卸貨口長度經(jīng)常出現(xiàn)不足0.8 m 的情況，致使運煤系統(tǒng)不暢通。

2 運輸機機頭架改進設(shè)計方案

2.1 運輸機機頭設(shè)計總圖

運輸機適用于煤礦井下緩傾斜、中厚、薄煤層回采工作面，刮板輸送機是一種利用撓性牽引機構(gòu)運行的連續(xù)運輸機械，可以實現(xiàn)采煤工作面運、裝、卸煤的機械化，能清理工作面浮煤。刮板輸送機是采煤機的運行軌道，刮板輸送機由電動機傳遞給鏈輪軸組，以現(xiàn)回采的綜采工作面為左工作面為例對運輸機機頭架、壓塊進行改進，保證鏈輪軸組運行安全穩(wěn)定，滿足使用要求。運輸機機頭架總圖如圖1。

圖1 運輸機機頭架總圖

2.2 運輸機機頭架改進設(shè)計

運輸機機頭架是連接、支承和裝配機頭傳動裝置 (電動機、液力聯(lián)軸器、減速器)、鏈輪軸組、壓塊以及其他附屬裝置的構(gòu)件，是由厚鋼板焊接而成的，具有較高的強度和剛度。對機頭架的基本結(jié)構(gòu)要求是兩側(cè)結(jié)構(gòu)必須相同，便于左右工作面交替使用和雙側(cè)驅(qū)動。運輸機機頭架與運輸機過渡槽、中部槽連接形成完整運輸機機構(gòu)。

原運輸機機頭架全長2780 mm，寬度1450 mm，高度1200 mm。對機頭架進行改進設(shè)計，首先是對機頭架的支撐鏈輪軸組的部分進行改進。鏈輪軸組安裝在機頭架內(nèi)，鏈輪軸組左右是通過定位卡塊來固定的，鏈輪軸組前后是通過兩側(cè)壓塊來固定的，保證鏈輪軸組在工作的過程中不移動。使用前必須對運輸機的鏈條進行緊鏈操作，緊鏈后運輸機鏈輪軸組和鏈條緊密嚙合，如圖2 所示，受鏈條的拉力，無論運輸機正向運行還是反向運行，鏈輪軸組前后固定位置都不會發(fā)生改變。固定鏈輪軸組前后位移的卡塊在不更換鏈條和鏈輪軸組的情況下對鏈輪軸組的固定只是起到一個保護作用，可以對機頭架支撐鏈輪軸組的部分進行改進設(shè)計。

圖2 鏈輪組件與鏈條受力圖

運輸機機頭架采用Q235A 碳素結(jié)構(gòu)鋼板材加工制造，Q235A 抗拉強度370 ～500 MPa，屈服強度235 MPa，伸長率26%，熱處理采用熱軋方式。

首先通過火焰切割的方法將運輸機機頭架兩側(cè)支撐鏈輪軸組處切割掉200 mm 長度，切割后對切割面進行打磨，打磨后保證機頭架兩個切割面平行度為0.1 mm，表面粗糙度達(dá)到6.3；其次在距機頭架兩個切割平面30 mm 的位置使用鉆床加工8 個Ф40 mm 圓孔，孔距為100 mm，用來安裝螺紋卡塊；繼續(xù)使用鉆床在機頭架與卡塊固定孔下上各100 mm 位置、間距50 mm 處鉆16 個Ф23 mm 圓孔；最后將16 個Ф23 mm 圓孔攻絲成M24 螺紋孔。改進設(shè)計后的運輸機機頭架總體尺寸為全長2570 mm、寬度1450 mm、高度1200 mm，比改進設(shè)計前全長縮短210 mm。運輸機機頭架改進加工工序：切割-打磨-鉆孔-攻絲，各角和邊進行圓角加工。如圖3 所示為加工前與加工后的變化。

圖3 加工改進前與加工改進后對比圖（mm）

2.3 運輸機機頭架壓塊改進設(shè)計

壓塊的主要作用就是按運輸機運煤方向，將鏈輪軸組裝入機頭架端頭的缺口內(nèi)時，通過壓塊和螺栓來固定鏈輪軸組，防止鏈輪軸組位移的零件。

運輸機機頭架壓塊是左右對稱結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)于左、右工作面互換要求。壓塊由壓塊本體、壓塊固定孔、壓塊導(dǎo)向塊三部分組成。壓塊固定孔主要是通過螺栓將運輸機壓塊與運輸機機頭架固定；壓塊導(dǎo)向塊與運輸機機頭架導(dǎo)向面相配合，主要起到固定和安全定位的作用，如圖4 所示。

圖4 運輸機壓塊加工改進后與加工改進前對比圖

運輸機壓塊加工改進后全長為250 mm，寬度為100 mm，高度為785 mm，比改進設(shè)計前全長縮短50 mm。壓塊采用Q235A 碳素結(jié)構(gòu)鋼板材加工制造而成，Q235A 抗拉強度370～500 MPa，屈服強度235 MPa，伸長率26%，熱處理采用熱軋方式。加工工序：下料-粗銑-精銑-精鏜-鉆孔-打磨。

運輸機壓塊的下料選用長度270 mm、寬度800 mm、100 mm 厚的鋼板。首先進行粗銑加工，將鋼板按照安裝工藝要求進行切割，完成輪廓尺寸，表面粗糙度達(dá)到12.5；再次進行精銑、精鏜、鉆孔工藝加工。精銑主要以公差配合H9/e9 為基準(zhǔn)，加工與機頭架配合安裝的壓塊導(dǎo)向塊，保證與機頭架能間隙配合安裝，表面粗糙度達(dá)到6.3，壓塊兩側(cè)的斜面傾斜角度為45°，平面尺寸為100 mm×70 mm，其他基礎(chǔ)面按照尺寸要求進行加工。精鏜主要是以同軸度為0.03 mm 為基準(zhǔn)，加工固定鏈輪軸組半圓面直徑為336 mm，表面粗糙度達(dá)到6.3。鉆孔主要加工壓塊固定孔，按間排距為50 mm×100 mm 進行確定位置，通孔徑為8×Φ24 mm。精加工完畢后各角和邊進行圓角打磨加工。

2.4 運輸機機頭架連接件設(shè)計與選用

運輸機機頭架螺栓卡塊主要作用是通過內(nèi)六角螺栓、彈簧墊圈、卡塊的配合連接，將運輸機壓塊與鏈輪軸組緊固到位。

螺栓卡塊同樣采用Q235A 碳素結(jié)構(gòu)鋼板材加工制造而成，Q235A 抗拉強度370～500 MPa，屈服強度235 MPa，伸長率26%，運輸機卡塊加工設(shè)計后為Ф38 mm、高度96 mm 的圓柱體。首先進行粗車加工并進行倒圓角，表面粗糙度達(dá)到12.5；然后進行鉆孔加工，孔徑為2×Ф23 mm，深度40 mm橫向貫穿整個卡塊；最后攻絲成M24 螺紋孔，選用M24×130 mm 國標(biāo)粗牙60°內(nèi)六角頭高強螺栓和24 標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈（GB/T93-1987）將運輸機壓塊與運輸機機頭架固定。

2.5 運輸機機頭三維模擬裝配

通過三維設(shè)計軟件對運輸機機頭架進行模擬裝配，并進行運輸機機頭架尺寸干涉檢查。如圖5 所示為運輸機機頭架裝配爆炸圖。

圖5 運輸機機頭裝配爆炸圖

3 運輸機機頭架設(shè)計后應(yīng)用效果分析

運輸機在傳統(tǒng)綜采工作面的安全生產(chǎn)中一直處于很重要地位，能夠安全有效實現(xiàn)運煤和移架，為安全回采做出重大貢獻(xiàn)。新設(shè)計的運輸機機頭架比設(shè)計前的運輸機機頭架總體長度減少260 mm，同時也說明運輸機卸貨口的長度增加260 mm，為運煤和調(diào)整運輸機與工作面的相對位置提供了寶貴的空間，減少了因運煤系統(tǒng)不暢通的事故影響。為了驗證運輸機機頭架設(shè)計后的應(yīng)用效果，進行了井下現(xiàn)場安裝使用試驗，正?；夭?00 m 的使用效果如下：

（1）運輸機機頭架能夠滿足連接、支承和裝配機頭傳動裝置及其他附屬構(gòu)件的要求。

（2）運輸機機頭架使用結(jié)果良好，鏈輪軸組支撐處和圓孔均沒有出現(xiàn)變形、開裂等現(xiàn)象。

（3）鏈輪軸組齒面磨損在正常范圍內(nèi)，運輸機機頭架滿足使用要求。

（4）運輸機機頭架壓塊本體與鏈輪軸組配合嚴(yán)密，壓塊導(dǎo)向塊與運輸機機頭架導(dǎo)向面相配合完好，壓塊固定孔沒有變形和斷裂現(xiàn)象發(fā)生。

（5）運輸機機頭架螺栓卡塊沒有失效和損壞現(xiàn)象發(fā)生。

（6）選用的M24×130 mm 國標(biāo)粗牙60°內(nèi)六角頭高強螺栓和24 標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈滿足使用要求，沒有因振動出現(xiàn)脫落和丟失現(xiàn)象。

4 結(jié)語

（1）通過使用3D 軟件對運輸機機頭架和附屬零件進行改進設(shè)計，改進后運輸機機頭架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強度滿足要求，安裝和檢修操作簡單，降低了設(shè)備損壞的頻率，減少人員的勞動強度。

（2）運輸機機頭架改進設(shè)計后，運輸機與轉(zhuǎn)載機的卸貨空間得到了有效保障，避免了因卸貨空間不足中斷生產(chǎn)，同時也免去人員在處理運煤系統(tǒng)不暢通帶來的事故隱患，是綜采工作面安全生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。改進后井下應(yīng)用效果良好，達(dá)到預(yù)期使用要求。本文的運輸機機頭架改進設(shè)計在運輸設(shè)計中具有參考價值。