刮板輸送機中部槽受液壓支架推溜力力學分析

摘 要：在礦井工作面下刮板輸送機中部槽結構受到外部環境和內部因素影響，受力狀況及其復雜，文章以平面力學分析，建立力學模來研究刮板輸送機中部槽受液壓支架推溜力狀況，研究結論為完善中部槽基礎設計、中部槽與支架配套選型具有指導性。

關鍵詞：刮板輸送機；中部槽；液壓支架；受力分析；推溜力

引言

刮板輸送機中部槽在工作面推移過程中受煤、刮板和鏈條的劇烈摩擦，采煤機的運行負荷，大塊煤、槽中的擠壓、沖擊力等復雜工況下的的受力。一方面受力來源液壓支架推移桿對中部槽的推力，推力在中部槽擋板槽幫推移耳上產生應力，且由耳板向外擴散導致在擋板槽幫中部與中板結合處產生了較大應力，造成中部槽的損壞。所以對中部槽的推溜力進行平面力學分析，確定推力。合理選擇相配套的液壓支架推力及支架推移油缸，在液壓支架推移刮板輸送過程中保證中部槽使用壽命有重要意義。

1 刮板輸送機中部槽結構及受力判定

1.1 中部槽結構組成

中部槽基本結構（圖1）。

圖1

1-齒軌座（采煤機牽引、支撐部）；2-擋板槽幫（液壓支架推、拉移部）；3-中板、底板（刮板鏈、煤主要支撐部）；4-底板（刮板鏈主要支撐部）；5-鏟板槽幫（上煤、采煤機滑靴支撐部）

1.2 分析中部槽受最小推溜力

由于推溜時擋板槽幫間受到擠壓力的作用，因此在槽幫斷面產生了較大的應力，在推溜過程中，中部槽鏟板側同時受到煤等雜質的阻礙的反作用力來平衡。為了防止中部槽飄溜，中部槽推移耳板上推移點高于支架推桿根部高度。由中部槽截面的矩形特征，在一定的推力作用下導致中部槽有改變為平行四邊形的趨勢，因此當推力達到中部槽會以鏟板鏟尖位置為支點而懸起的瞬間，中部槽擋板槽幫耳板臨界受力狀態下，液壓支架推桿產生的最小力的數值即為中部槽懸起所需的最小推溜力大小。

2 刮板輸送機中部槽受推溜力力學分析

由于中部槽在刮板鏈運行方向上對稱性強，因此，研究中部槽受力懸浮問題可簡化為斷面上的二維受力分析。

通過前期分析可知，中部槽主要受重力，支持力，推溜阻力以及推溜力。當中部槽恰好可以懸浮時，可將鏟板底部O點處看做一個固定鉸支撐。力學模型簡化示意圖如圖2所示。其中M點為重心位置。

圖2 中部槽受力示意圖

由圖2可得靜力學平衡方程：

其中，

根據圖2所示簡化模型可得：

整理后得：

即：

其中，F-為推溜力；G-為中部槽重力；b-為中部槽重心到鏟板鏟尖點的水平距離；L1-為推移耳板孔上下圓心的垂直距離；L2-為推移耳板孔上圓圓心到鏟板鏟尖點的水平距離；α-為推溜壓力角（F方向與水平線間所夾銳角），a=arcsin（L1/L4）；L4-為推移起點與耳板上圓孔圓心水平距離。

選槽寬1000mm中部槽為例：重心M點與鏟板底部撐鉸點O的距離b=848mm（用UG分析得出），

L1=240mm L2=1495mm α=1.46° G=2100×9.8N，

需用推溜力∴F=2100×9.8×848/（241×cos1.46+1495×sin1.46）=6.25t

若將公式中的α設為零度即水平推移，則計算結果為7.24t

3 結束語

3.1 根據上述計算過程，當選1000mm中部槽時，與相配套的液壓支架推移缸缸徑選φ180mm、桿徑φ120mm，選型ZY11000/28/63型液壓支架，推出的結論能夠指導合理選擇相配套的液壓支架推移裝置。

3.2 文章通過對刮板輸送機中部槽推溜力分析、計算，明確了刮板輸送機中部槽受推溜力及其它主要受力的相互關系。在進行受力分析時首先確定其它參數來研究某一參數在推溜過程中的分析方法，也為持續探討刮板輸送機中部槽在推移過程中受其它力的影響具有借鑒性。

參考文獻

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[2]謝錫純，李曉豁.礦山機械與設備[M]徐州：中國礦業大學出版社，2000.

[3]黃萬吉.礦山運輸機械設計[K].東北工學院出版社，1990.

作者簡介：郭建軍（1985-），男，助理工程師，寧夏天地奔牛實業集團有限公司產品研究所工作，主要從事礦用刮板輸送機的研發與設計工作。