年產千萬噸級綜采工作面順槽用橋式轉載機設計計算

王志國

摘 要：SZZ1350/525順槽用橋式轉載機是采煤工作面運輸系統中的轉載運輸設備，其主要功能是把刮板輸送機拉出的煤抬高轉移到帶式輸送機上。根據煤礦生產的要求，對該轉載機的輸送能力、電動機功率和鏈條強度進行了詳細的分析和計算。

關鍵詞：綜采工作面；順槽用橋式轉載機；短刮板輸送機；安全生產

中圖分類號：TD421.7+4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0057-02

順槽用橋式轉載機是采煤工作面運輸系統中一種結構特殊的短刮板輸送機，主要由機頭、傳動裝置、鏈輪組件、架橋槽、凸槽、特殊架橋槽、鉸接槽、調節槽和機尾等零部件組成。轉載機通過傳動裝置將動力傳送給鏈輪組件，從而驅動封閉的刮板鏈循環運轉，實現運輸物料的功能。轉載機安置在采煤工作面的下順槽中，將工作面刮板輸送機運到的煤炭，通過轉載機機身的水平段、爬坡段提升至懸跨在可伸縮帶式輸送機機尾上方的機頭部卸載。

根據西山煤電晉興能源公司斜溝礦18105年產千萬噸級綜采工作面的有關條件，分析和計算了SZZ1350/525順槽用橋式轉載機。傳動系統的具體結構如圖1所示。

1—鏈輪組件；2—刮板鏈；3—行星減速器；4—限矩器；5—電機

圖1 傳動系統

1 基本參數的選定和計算

1.1 基本參數

18105綜采工作面煤層厚度為2.23～8.34 m，平均厚度為4.87 m，是結構較簡單、層位穩定的可采煤層，是勘探區內主要的可采煤層之一。

工作面走向長度為5 900～6 200 m，起伏角度≤5°，一般為1°～3°，試采工作面巷中至巷中斜長為306.7 m，工作面的傾角平均為10°。

1.2 轉載機選型

主要根據“喇叭口”煤流系統中轉載機的輸送能力應不小于刮板輸送機輸送能力的要求，對刮板輸送機進行選型。

工作面刮板輸送機運輸能力的選擇原則是：保證采機采落的煤能被全部運出，并有一定的備用能力。

工作面采煤機的工作方式為“三八制”，每班工作8 h，兩班產煤、一班檢修。具體計算公式如下：

Qh=f×Q/（D×N×t×K）. （1）

式（1）中：Qh——采煤機小時最小生產能力，t/h；

f——能力富裕系數；

Q——要求的工作面年產量，t；

D——年生產天數，d；

N——日作業班數；

t——每班作業時間，h；

K——開機率。

按能力富裕系數為1.4、要求的工作面年產量為1×107 t、年生產天數330 d、日作業班數為2、每班作業時間為8 h和開機率為80%來計算，則采煤機的小時最小生產能力為：1.4×107/（330×2×8×0.8）=3 315 t/h。

因此，工作面刮板輸送機的運輸能力應滿足：

Qc=Kc×Qh. （2）

式（2）中：Qc——刮板輸送機應具有的運輸能力，t/h；

Kc——運輸機載荷不均衡系數；

Qh——采煤機平均落煤能力，t/h。

按運輸機載荷不平均系數為1.1、采煤機平均落煤能力為3 315 t/h計算，則刮板輸送機應具有的運輸能力為：1.1×3 155=3 647 t/h。

因此，刮板輸送機的運輸能力應≥3 700 t/h。由于轉載機輸送能力應大于刮板輸送機的輸送能力，所以，SZZ1350/525順槽用刮板轉載機的運輸能力為4 000 t/h。

1.3 SZZ1350/525橋式轉載機的技術參數

SZZ1350/525橋式轉載機的技術參數為：設計長度為40 m，輸送能力為4 000 t/h，裝機功率為525 kW，刮板鏈速為1.78 m/s，傳動方式為電動機+限矩器+行星減速器。

1.4 運行功率和鏈條安全系數的校核

刮板鏈單位長重量為222.9 kg/m，在輸送量為4 000 t/h的情況下，轉載機的貨載重量為624 kg/m。取鏈條在溜槽中的移動阻力系數為0.35，鏈條在彎曲段上的移動阻力系數為0.4，煤在溜槽中的移動阻力系數為0.41，整機安裝角度為0°，機身爬坡角度α為8°。具體如圖2所示。

圖2 轉載機張力點的分布

1.4.1 計算鏈條張力

（為了保證鏈條和鏈輪正常嚙合，平穩運行，取最小張力點S1=5 kN）

S2=S1+q0gL1（f1cosβ-sinβ）=11.24 kN

S2′=S2exp（uαπ/180）=11.89 kN

S3=S2′+q0gL2[f1cos（α+β）-sin（α+β）]=17.90 kN

S3′=S3exp（uαπ/180）=18.93 kN

S4=S3′+q0gL3（f1cosβ-sinβ）=33.75 kN

S5=S4exp（uαπ/180）=35.69 kN

S6=S5+（qw1+q0 f1）L3gcosβ+（q+q0）L3gsinβ=99.12 kN

S6′=S6exp（uαπ/180）=104.8 kN

S7=S6′+（qw1+q0 f1）L2gcos（α+β）+（q+q0）L2gsin（α+β）=163.1 kN

S7′=S7exp（uαπ/180）=172.46 kN

S8=S7′+（qw1+q0 f1）L1gcosβ+（q+q0）L1gsinβ=199.17 kN

則轉載機運行所需要的功率為：