懸臂式掘進(jìn)機(jī)第一運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)方法探討

摘 要：第一運(yùn)輸機(jī)是懸臂式掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分，其主要功能是把截割散落的物料運(yùn)輸至掘進(jìn)機(jī)尾部的皮帶機(jī)或其他運(yùn)輸設(shè)備上。其運(yùn)輸能力的設(shè)計(jì)直接影響著掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)輸能力和掘進(jìn)機(jī)的進(jìn)尺速度，本文歸納了懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)的理論計(jì)算，并對第一運(yùn)輸機(jī)的部分設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī);第一運(yùn)輸機(jī);刮板

Abstract： The first conveyor is an important part of the cantilever roadheader. Its main function is to transport the cut and scattered materials to the belt conveyor or other transportation equipment at the rear of the roadheader.The design of its transport capacity directly affects the transport capacity and the advance rate of the roadheader. This paper summarized the theoretical calculation of the design of the first conveyor of the cantilever roadheader， and some design experience of the first conveyer are discussed.

Key words： cantilever roadheader， the first conveyor， scraper

0 前言

懸臂式掘進(jìn)機(jī)是可應(yīng)用于隧道、煤礦巷道開拓的具有截割、裝載、行走、噴霧降塵等功能的掘進(jìn)設(shè)備。其中，第一運(yùn)輸機(jī)是掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)輸部件，其主要功能是把鏟板手機(jī)的松散物料運(yùn)輸至后部煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機(jī)或其他轉(zhuǎn)載設(shè)備上。

1主要設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1輸送能力

懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)為一個(gè)小型的刮板輸送機(jī)，其輸送能力按下式計(jì)算：

其中，

Q——第一運(yùn)輸機(jī)的輸送能力，（t/h）

A——第一運(yùn)輸機(jī)溜槽最小斷面的截面積，（㎡）

v——刮板鏈鏈速，（m/s）

該設(shè)計(jì)參數(shù)確定需要參考懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割頭的最大落煤能力Q截，一般情況下，Q≥1.2Q截，Q截與懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割部回轉(zhuǎn)速度、截割頭截深和截割部升降速度有關(guān)。

1.2第一運(yùn)輸機(jī)的功率計(jì)算

（1）第一運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行阻力計(jì)算

懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)貫穿于本體底部，可將鏟板收集的物料輸送至一定高度，所以其運(yùn)輸阻力圖（見圖1）如下：

載重段的運(yùn)行阻力：

空載段的運(yùn)行阻力：

式中 ? ? ? ——物料在溜槽中移動的阻力系數(shù)，物料為煤時(shí)，取0.5-0.6;

——刮板鏈條在載重段移動的阻力系數(shù)，取0.3-0.4;

——刮板鏈條在空載段移動的阻力系數(shù)，底板封底取0.3-0.4，敞底取0.5-0.95;

L——刮板機(jī)設(shè)計(jì)長度（m）;

g——重力加速度;

q——第一運(yùn)輸機(jī)每米長度物料的質(zhì)量（kg）;

β——第一運(yùn)輸機(jī)傾角（°）;

——刮板鏈條每米長度的質(zhì)量（kg）。

由于第一運(yùn)輸機(jī)的從動裝置大部分設(shè)計(jì)在鏟板的前端，刮板機(jī)存在一處折彎，并且刮板鏈條在機(jī)頭和機(jī)尾部回轉(zhuǎn)時(shí)也存在一個(gè)附件阻力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其總運(yùn)行阻力 W（即刮板鏈的牽引力 F）為：

（2）第一運(yùn)輸機(jī)的功率計(jì)算

式中，

k ——第一運(yùn)輸機(jī)馬達(dá)功率備用系數(shù)，取1.1-1.2;

F——刮板鏈鏈輪總牽引力（kN）

v——刮板鏈條速度（m/s）

η——第一運(yùn)輸機(jī)傳動效率，一般掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)為雙馬達(dá)牽引，取0.8-0.9。

2部分設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

2.1針對粘性物料的運(yùn)輸

有些礦井地質(zhì)條件屬于泥巖性質(zhì)，特別是截割的散碎泥巖遇水后就會粘結(jié)，容易附著在刮板鏈或刮板上，甚至?xí)诹锊蹆?nèi)粘結(jié)成塊造成卡鏈。針對這種情況，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要從三個(gè)方面注意：（1）從動輪處增加分鏈器，該分鏈器還應(yīng)具有一定的清理黏連泥巖的功能;（2）在刮板或開口式連接環(huán)的邊緣設(shè)計(jì)尖角，該尖角具有清理鏈道內(nèi)粘結(jié)泥巖的功能;（3）驅(qū)動裝置處增加噴霧裝置，對刮板鏈、刮板和驅(qū)動輪具有降塵、清潔作用。

2.2針對巖性物料的運(yùn)輸

懸臂式掘進(jìn)機(jī)在全巖巷道施工時(shí)，特別是巖石普氏硬度f≥7時(shí)，刮板運(yùn)輸機(jī)容易出現(xiàn)卡鏈現(xiàn)象。針對這種情況主要從三個(gè)方面著手：（1）增大液壓馬達(dá)的功率和扭矩，給刮板鏈提供更大的牽引力;（2）控制進(jìn)料口的大小，即控制輸送量，甚至可以調(diào)整鏟板星輪的轉(zhuǎn)速，降低裝載量，從而降低載重段的運(yùn)行阻力，確保第一運(yùn)輸機(jī)的工作連續(xù)性;（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中保持溜槽的順暢，比如鏈道內(nèi)根據(jù)鏈型、開口式連接環(huán)的結(jié)構(gòu)或刮板邊緣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鏈道結(jié)構(gòu)，保證鏈道內(nèi)不會積存矸石。

2.3第一運(yùn)輸機(jī)溜槽設(shè)計(jì)需要注意的問題

目前大部分懸臂式掘進(jìn)機(jī)的溜槽為兩段式設(shè)計(jì)，機(jī)尾位于鏟板部的前端，機(jī)頭位于第一運(yùn)輸機(jī)尾部，中間在鏟板后部鉸接;鉸接點(diǎn)處把第一運(yùn)輸機(jī)分為了兩段，兩段之間的夾角會根據(jù)鏟板上下擺動發(fā)生變化，所以該鉸接點(diǎn)的設(shè)計(jì)時(shí)確保溜槽中板平面對齊且夾角盡量小，這樣物料的運(yùn)輸時(shí)會更順暢。

3總結(jié)

本文對懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算和主要參數(shù)如何確定進(jìn)行了歸納，并對第一運(yùn)輸機(jī)面對不同地質(zhì)條件的巷道需要在設(shè)計(jì)中注意的問題進(jìn)行了總結(jié)。但是懸臂式掘進(jìn)機(jī)在硬巖巷道掘進(jìn)中無法回避第一運(yùn)輸機(jī)的卡鏈問題，目前大部分廠家仍以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，均未妥善解決該問題。本文所提供的硬巖運(yùn)輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)總結(jié)還需要大量的實(shí)踐和應(yīng)用進(jìn)行檢驗(yàn)，期望最終能形成量化指標(biāo)或可靠的經(jīng)驗(yàn)公式。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王鷹主編.連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

作者簡介：

房海龍，1985年10月，性別：男，民族：漢，籍貫（省市縣）：山東省曲阜市，學(xué)歷：大學(xué)，所從事工作：機(jī)械加工及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)。

（山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)有限公司 ?山東 ?曲阜 ?273100）