掘進機用懸臂式皮帶轉載機

王振亮

摘 要：掘進機用懸臂式皮帶轉載機主要用于隧道工程內物料轉載使用，可有效解決懸臂式隧道掘進機和礦用卡車之間轉載物料二次落地問題。最終通過懸臂式皮帶轉載機將掘進機排出的物料輸送至卡車上，實現中介轉載，避免物料二次落地，保證轉載及運輸的連續性，實現開挖與出渣并行作業。

關鍵詞：懸臂;皮帶;轉載機;掘進機

中圖分類號：TD421? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

我國是基建大國，近年來，公路、鐵路、市政管廊等隧道工程逐年增多。隧道工程的施工方法主要有鉆爆法、盾構法及采用懸臂式隧道掘進機開挖法。懸臂式隧道掘進機適用于中短距離隧道開挖，其在隧道工程上的應用逐漸被行業內認可。隧道掘進機排出的渣石直接落地，產生二次揚塵污染，落地的渣石還需通過挖掘機等設備收集，并經過卡車運出隧道外。隧道掘進機工作時，挖掘機和卡車處于半閑置狀態，而挖掘機裝載渣石時，掘進機又不能工作，這樣的施工工序效率較低。為此，掘進機用懸臂式皮帶轉載機作為隧道掘進機的輔機應運而生。

1 掘進機用懸臂式皮帶轉載機

掘進機用懸臂式皮帶轉載機可以直接將隧道掘進機排出的渣石提高到卡車車廂的高度，將渣石輸送至卡車車廂內，實現中介轉載。掘進機用懸臂式皮帶轉載機避免了隧道掘進機鏟板和一運收集來的渣石二次落地的問題，保證了隧道開挖和渣石輸送的連續性，提高了隧道施工的速度，不影響隧道掘進機工作，保證了隧道開挖和渣石輸送工序可以并行作業。

2 懸臂式皮帶轉載機結構

2.1 皮帶轉載機結構布置

掘進機用懸臂式皮帶轉載機由皮帶轉載機、連接架、回轉臺、支撐油缸及回轉油缸構成。連接架接掘進機尾部，并與回轉臺連接，皮帶轉載機通過兩側雙耳鉸點置于回轉臺上方，支撐油缸通過回轉臺后方雙耳鉸點將皮帶轉載機支起，回轉油缸通過推拉回轉臺左右擺動來調節皮帶轉載機擺尾方向。

2.2 支撐油缸

連接架一端連接在隧道掘進機尾部，另一端與回轉臺連接，皮帶轉載機通過尾部兩側雙耳鉸點置于回轉臺上方，2根支撐油缸通過回轉臺后方雙耳鉸點將皮帶轉載機支起，形成懸臂結構，從而降低皮帶轉載機長度，降低轉載機成本，減少轉載機所占用的工作空間。支撐油缸采用預留富余行程油缸，現場可以根據不同物料的堆積角及作業面坡度來通過支撐油缸的行程調節皮帶轉載機的輸送角度，輸送物料適應能力較強。取巖石運行狀態下的最小安息角值23°，支撐油缸滿行程時設計皮帶轉載機抬升最大角度為23°。

2.3 回轉油缸

單回轉油缸一端與連接架相連，一端連接回轉臺端點，將回轉油缸力臂做到最大，僅用單根油缸完成回轉臺、轉載機左右擺動動作。單回轉油缸可布置在連接架的左側或右側，回轉油缸通過推拉回轉臺左右擺動來控制皮帶轉載機擺尾方向，以使物料輸送至準備的卡車車廂內。詳細結構如圖1所示。

2.4 皮帶轉載機

皮帶轉載機主要由多節機架、電動滾筒、導向滾筒、皮帶上下托輥、緩沖托輥、花紋輸送皮帶、收料斗、清掃器、邊托輥、張緊裝置以及擋流機構等構成。詳細結構如圖2所示。

2.5 收料斗

皮帶轉載機通過收料斗接收懸臂式隧道掘進機第一運輸機輸送的物料，收料斗可以擴大皮帶轉載機物料接收面積，避免物料灑在轉載機之外，產生二次收料轉載的問題。皮帶轉載機落料點下方設置多排三列緩沖托輥，確保90%以上物料的落料點在緩沖托輥上，以減少物料對輸送皮帶的沖擊，避免皮帶跑偏、撒料，提高皮帶使用壽命[1]。

2.6 輸送皮帶

輸送皮帶采用整芯PVG花紋輸送帶，與平皮帶相比能夠提高物料輸送角度，可以降低轉載機長度，同時也減少了對懸臂結構的沖擊。與擋邊隔段皮帶相比，可以避免隧道內濕式物料粘黏皮帶。同時，整芯PVG皮帶可以抗巖石對皮帶的磨損，提高了皮帶使用壽命。

2.7 三聯上托輥、下托輥、邊托輥

轉載機每組皮帶上托輥由三節托輥組成的槽型托輥結構，中間托輥水平布置，兩側托輥與中間托輥在水平方向成30°夾角。輸送物料的重量與上托輥組排列密集程度成正比關系。2組上托輥距離在0.8 m以內，較標準提高20%，可以有效防止物料輸送過程中撒料。每節架體下設置一個下托輥，使回程皮帶順利進入導向滾筒[2]。電動滾筒前對稱設置邊托輥，使輸送帶按預定軌跡與電動滾筒接觸。詳細結構如圖3所示。

2.8 電動滾筒

電動滾筒選用YDB型滑塊式電動滾筒，在電動滾筒下部設置水平清掃器，清掃器通過T型槽和T型螺栓固定前機架底部，并可通過T型槽進行前后調節清掃器位置，以適應電動滾筒的相對工作位置。

2.9 清掃器

水平清掃器通過橡膠板與皮帶工作面接觸，清除皮帶粘黏物料，同時粘黏物料落入卡車中。在導向滾筒前端設置犁式清掃器，犁式清掃器成“人”字形狀，通過銷軸固定在后機架中心線的橫梁上。犁式清掃器具有自動調心功能，通過橡膠板將皮帶非工作面上散落的清除到皮帶之外，保證導向滾筒、電動滾筒與皮帶充分接觸，中間沒有物料劃傷皮帶及滾筒，避免皮帶打滑。

2.10 雙邊托輥

在前機架上部兩側、電動滾筒前對稱設置邊托輥，邊托輥與上托輥垂直，以使變托輥垂直接觸皮帶邊緣，保證皮帶沿轉載機輸送中心運行。邊托輥可以自轉，避免增大摩擦阻力，劃傷皮帶。

2.11 皮帶張緊裝置

皮帶張緊裝置在前機架上左右對稱布置，通過調節螺栓、固定螺母、鎖緊螺母來調節電動滾筒的前后距離，使電動滾筒在前機架的下滑板上滑動來張緊輸送皮帶，保證輸送皮帶工作不打滑。調節螺栓與螺母均采用梯形螺紋，提高調節動力和速度。皮帶張緊度應保證輸送物料時，皮帶垂度值小于15 mm。

3 電動滾筒選型計算

3.1 電動滾筒軸功率計算

PA=0.36（40+L）（B-300）V/10000+（40+L）Q/10000+0.00273QH

=12.36 kW

式中：PA—輸送機所需軸功率，kW。

V—帶速，1.6 m/s。

L—皮帶轉載機長度，10 m。

B—輸送帶寬度，800 mm。

H—物料垂直提升高度，3.5 m。

Q—輸送量，750 t/h。

3.2 電動滾動功率計算

PM= PA/η=14.2

式中：PM—電動滾筒，kW。

η—光面電動滾筒總機械效率，0.87。

對于800 mm帶寬物料直接輸送至卡車的皮帶轉載機電動滾筒功率選15 kW。

4 懸臂結構受力分析

懸臂式皮帶轉載機在聯接架箱體結構厚度最薄處及支撐油缸支撐的三角穩定區域所受應力最大。轉載機架體從懸臂端至出料端高度逐漸降低，懸臂端架體處于應力集中區，后機架高度加高以提高其強度。過渡架及前機架高度降低，有利于降低重量，減少懸臂端架體應力。聯接架箱體結構加厚增加聯接架的剛度。聯接架及后機架受力分析如圖4所示。

5 結語

掘進機用懸臂式皮帶轉載機作為隧道掘進機的輔機，可以使掘進機收集的渣石經過皮帶轉載機后直接裝料于運輸卡車上，減少了隧道開挖工程中挖掘機設備的使用，設備投入少，后配套出渣更加科學。使用掘進機用懸臂式皮帶轉載機可以避免渣石二次落地及產生二次揚塵的問題，取消了二次裝料工藝及相關人員設備的需求，縮短了隧道工程施工工序，簡化了作業流程，提高了隧道施工效率，節省了施工成本。

參考文獻

[1]邢晶磊.掘進機橋式皮帶轉載機落煤裝置設計[J].中國西部科技，2011（2）：47-48.

[2]王勇.西曲礦掘進機橋式皮帶轉載機落煤裝置的設計[J].山東煤炭科技，2018（8）：101-103.