SDJ800/40型膠帶輸送機緩沖H架的改造

武龍君

SDJ800/40型膠帶輸送機緩沖H架的改造

武龍君

本文通過對綜合機械化掘進工作面膠帶輸送機緩沖H架受力的分析，提出了相應的改造方案，延長了緩沖H架的壽命，取得良好的使用效果。

緩沖H架；綜合機械化；掘進工作面；承受力

0 概述

掘進和回采是煤礦生產的重要環節，掘進中的裝備技術水平直接關系到煤礦生產的能力和安全。隨著綜合機械化掘進技術的發展，不斷要求更加可靠的配套裝備水平，用以提高綜合機械化掘進的掘進水平，最終提高快速的單進掘進量。在掘進作業時，掘進工作面的轉載機輸送出的煤炭，運落到膠帶輸送機的機尾上。使用時將轉載機機頭下的跑車架搭接在膠帶輸送機機尾的導軌上，并能沿其做整體運動，從而使轉載機隨膠帶輸送機延伸步距作前后調整（見圖一）。緩沖馬鞍架就是安裝緩沖托輥的“H”型鋼制裝置。以下論述的就是綜合機械化掘進工作面轉載機與膠帶輸送機落煤點處，導軌上安裝的緩沖H架。

圖1 轉載機與膠帶輸送機機尾安裝關系示意圖

1 緩沖H架現狀及存在的問題

在大同煤礦集團公司燕子山礦機掘五隊使用的是SDJ800/40型膠帶輸送機，靠工作面的膠帶輸送機機尾上安設有5組導軌，每組2.5 m長，每組安裝緩沖H架5件，每架緩沖H架安裝三連串緩沖托輥1件；轉載機使用的是SZ800/15型轉載機，經過降低轉載機機頭下跑車架的高度后，其與導軌處緩沖H架落煤點的距離仍然有85 cm。導致導軌處25件緩沖H架自然性、頻繁性地被砸彎變形，直至緩沖H架喪失其使用作用，從而嚴重影響了正規循環掘進作業。按照使用經驗平均每掘進200 m巷道，導軌上的25件緩沖H架基本上就不能夠再繼續使用，而且即使出井以后，經過物理修整，它本身的抗彎剛度已遭破壞，使用壽命依然不長。需要重新更換全部緩沖H架，既耗時又費力，降低了正常綜合機械化掘進作業效率。(見圖二)對于這種問題，這些年雖然有些小的改進，但只是很簡單的在角鋼梁上增加補焊接如二寸鋼管或?30～40 mm圓鋼而已，試探性地增加緩沖H架主梁的承受力，情況仍然不好，只是短暫地延長著它的使用期限。那么在綜合機械化掘進工作面如何延長導軌處緩沖H架的使用壽命，如何提高導軌處緩沖H架的抗彎剛度，就成了改造H架的重點。

圖二 改造前緩沖H架示意圖

2 緩沖H架的改造

緩沖H架是綜合機械化掘進工作面機尾中重要的組成部分。緩沖H架所承受到落煤的沖擊力、承載每米皮帶重力以及緩沖托輥重力是不可避免的，但是減少緩沖H架更換的頻率，是保障安全掘進作業、正規掘進循環作業和提高作業效率的唯一途徑。改造緩沖H架從三點入手，一是計算緩沖H架所承受的力；二是重新設計緩沖H架的外形尺寸和制作材料；三是保證能滿足落煤所承受的力以及其它重力。

2.1 緩沖H鞍架承受力的計算

2.1.1 轉載機皮帶煤量每秒最大重力

轉載機皮帶每秒煤量:

其中：v-轉載機皮帶帶速,1.5 m/s；

s-轉載機皮帶有效輸送面積，800帶寬取0.065 m2；

δ-煤的密度,1.41 t/m3；

通過計算轉載機皮帶每秒最大煤量為0.137475 t≈0.137 t=137 kg。

2.1.2 緩沖H架瞬時所承受力的計算

轉載機皮帶的煤落到膠帶輸送機皮帶上所承受的沖擊力，在掘進生產作業時，實際上是個動態力，但因膠帶輸送機皮帶運動時落煤受到的動態力小于膠帶輸送機靜止時落煤受到的靜態力,所以只考慮按照瞬時最大靜態力來近似模擬計算。這個運煤過程做的是平拋運動：

其中：t-落煤力的作用時間；

H-落煤高度，實測0.85 m；

g-物體重力加速度9.8 m/s2；

通過計算得0.416496 s≈0.416 s。

其中：F-落煤在皮帶上的作用力,N；

m-轉載機皮帶每秒最大煤量，kg；

v-落煤做平拋運動的運動合速度，m/s；

t-落煤力的作用時間，s；

通過計算落煤在皮帶上的作用力約為1 430.596 N取整1 431 N；皮帶每米重力，長1 m，寬0.8 m，厚度0.01 m，礦用阻燃皮帶密度1.5 t/m3，皮帶每米重0.012 t,1 kg的物體在地球上可以產生9.8 N的力，所以1 t可以產生9 800 N的力，得117.6 N；每串緩沖托輥，有3個等大的緩沖托輥，再加上連接銷子，經過現場測重，每串自重0.008 t,得78.4 N。

緩沖H架瞬時所承受力等于轉載機皮帶的煤落到皮帶上所作用的力，加上皮帶每米的重力，再加上每串緩沖托輥重力。經計算得1 627 N。

2.2 重新設計緩沖H架的外形尺寸和制作材料

經過現場實地觀察，一是通過增大緩沖H架主梁的受力截面來增加其承受力，使用8#槽鋼和10#槽鋼互合梁，充分利用好槽鋼的受力方向；二是通過增加緩沖H架受力面的面積，使用10 mm厚鋼板，以及一些配件鋼板來設計新型緩沖H架，設計并制作了新型緩沖H架(見圖三)。

圖三 改造后緩沖H架示意圖

2.3 改造后緩沖H架最大撓度的計算以及抗彎剛度的驗算

緩沖H架由8#和10#槽鋼互合梁，槽鋼梁的跨1.3米長，為簡支梁，其自重為均布力,均布度為q。緩沖H架受落煤的沖擊力、每米皮帶的自重和每串緩沖托輥的自重的和為集中力F，當落煤到緩沖H架跨度中點時，撓度最大。為了保證緩沖H架相對不變形，按照撓度等于跨度/1 000的要求計算，礦用碳鋼材質的槽鋼彈性模量E為210 GPa。

2.3.1 最大撓度的計算

緩沖H架所承受的集中力F為1 627 N,由熱軋槽鋼(GB706-88)表查得8#槽鋼和10#槽鋼的慣性矩和自重分別為I=Iy8+Iy10=16.6+25.6=42.2 cm4，q=qw8+qw10= 8.046+10.007=18.053 kg/m·9.8=176.9194≈177 N/m,因緩沖H架所承受力和均布力而引起的最大撓度位于其中點，得:

由疊加法求得最大撓度為:

2.3.2 抗彎剛度的驗算

緩沖H架按照要求撓度為y=l/1000=1.3/1000= 0.0013 m=0.13 cm，將最大撓度與其比較，得|y|max= 0.0914 cm＜y=0.13 cm可知滿足剛度的要求。

3 緩沖H架改造后的使用情況

對緩沖H架改造后，經過1年多的使用時間，我隊累計掘進巷道進尺3 100 m，其中巖巷進尺100 m，半煤巖巷進尺300 m，綜合機械化掘進工作面的緩沖H架從未更換，緩沖H架始終處于良好的受力狀態，節省了更換緩沖H架的時間和人工。而且制作簡單，使用便捷，使用緩沖托輥由原來的75件減少至25件，降低了對緩沖托輥的消耗，減少了落煤點處的灑煤量，降低了員工的勞動強度，受到員工們的青睞，取得了良好的使用效果。

4 結語

對于此類問題，轉載機和膠帶輸送機機尾導軌落差之大，而且是移動式的落煤點，在這種配套關系的情況下，緩沖H架的改造都可以解決H架因受力嚴重變形的這種問題。總之，在綜合機械化掘進工作面，轉載機運輸到膠帶輸送機機尾的落煤點必須得到可靠保障，滿足較大距離可移動式落煤點的沖擊力是在掘進工作面中起者尤為重要的先導作用。在使用過程中，緩沖H架的改造既可以顯著提高緩沖H架的壽命，又可減少更換緩沖H架的頻率和時間，使其耐用、久用。尤其是在煤礦綜合機械化掘進發展較為迅速的今天，對在工作面第一線如此之高的可移動式落煤點，是降低員工勞動強度、降低員工人身安全、降低事故發生率以及減少企業經濟損失等方面，具有極大的社會經濟價值。

[1]戴葆青,王崇革,付彥坤.材料力學教程.北京:北京航空航天大學出版社,2004.

Reform of SDJ800/40 belt conveyor H buffer frame

WU Long-jun

By the stress analysis on the belt conveyor H buffer frame of the comprehensive mechanized heading face,the corresponding reform scheme is put forward,it prolongs the life of the H frame buffer and make the good effect.

H buffer frame;Comprehensive mechanization;Heading face;Tolerance

TD528+.1

B

1000-4866(2016)06-0007-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.002

2016-11-12

武龍君，男，1985年出生，現在大同煤礦集團公司燕子山礦工作，助理工程師。