用于掘進(jìn)機(jī)的萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)分析

董 立

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

掘進(jìn)機(jī)在運(yùn)輸?shù)倪^程中，通常采用刮板機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，而刮板機(jī)大都使用邊雙鏈、中雙鏈兩種結(jié)構(gòu)，僅僅能夠?qū)⒔馗畹拿毫显诘谝贿\(yùn)輸機(jī)設(shè)定的出料口卸料，接著在固定塔接的第二運(yùn)輸機(jī)位置實(shí)現(xiàn)后續(xù)的運(yùn)輸。可是，每一個(gè)后續(xù)巷道運(yùn)輸方式之間存在差異性。此外，部分第一運(yùn)輸機(jī)后面直接能夠和高矮不等的梭車之間進(jìn)行配合送料。通常情況下，第一運(yùn)輸機(jī)往往采用剛性連接，同時(shí)出料位置固定不變，因此不能改變出料位置，進(jìn)而不能在多變的巷道中開展工作[1-2]。而萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)是一種可調(diào)整方位的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，能夠有效解決當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)與運(yùn)輸多樣性的匹配問題。

1 萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

如圖1 所示，萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)包括前溜槽、中溜槽、轉(zhuǎn)動(dòng)槽、擺動(dòng)槽、驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)張緊裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸、拉升油缸、擺動(dòng)油缸等。其中，前溜槽與中溜槽之間是一個(gè)剛性聯(lián)接，轉(zhuǎn)動(dòng)槽可以借助轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸鉸接到中溜槽上。擺動(dòng)槽在豎直方向的擺動(dòng)銷軸和相應(yīng)的擺動(dòng)槽進(jìn)行鉸接。在擺動(dòng)槽位置設(shè)置一個(gè)自動(dòng)張緊的鏈條，從而構(gòu)成第一運(yùn)輸機(jī)主體結(jié)構(gòu)。為了能夠更好地優(yōu)化運(yùn)輸功能，通常將拉升油缸兩端設(shè)置在中溜槽上與擺動(dòng)槽側(cè)端。動(dòng)力選用液壓馬達(dá)來供應(yīng)，可以選用驅(qū)動(dòng)設(shè)置給鏈輪提供動(dòng)力，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)單鏈刮板運(yùn)輸，保證刮板機(jī)平穩(wěn)工作。

1.1 固定溜槽

為了能夠有效提升輸送機(jī)的剛性，通常在溜槽框架中設(shè)置鋼板焊接結(jié)構(gòu)，使得溜槽能被設(shè)計(jì)成方框結(jié)構(gòu)，以極大提升溜槽的剛性以及強(qiáng)度。為了能夠有效優(yōu)化下井尺寸以滿足各種型號(hào)的井，將固定溜槽設(shè)置為前溜槽與中溜槽兩種形式，同時(shí)中間設(shè)置有高強(qiáng)度的螺栓以及相應(yīng)的銷軸進(jìn)行連接[3-4]。

圖1 萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 轉(zhuǎn)動(dòng)槽

轉(zhuǎn)動(dòng)槽通常和銷軸以及相應(yīng)的中溜槽相連接，主要在拉升油缸的作用下實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。由于掘進(jìn)機(jī)工作的坡度在±16°，為了避免物料下滾現(xiàn)象，把最大的適應(yīng)轉(zhuǎn)角設(shè)置為低于30°，從而可以最大限度地保證物料運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，為此將運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)角設(shè)置為±90°。與此同時(shí)，設(shè)置合適的尺寸能夠保證擺動(dòng)槽達(dá)到最大或者最小的極限角度，最終使得轉(zhuǎn)動(dòng)槽的端面以及中間槽能夠保持貼合狀態(tài)，有效提升設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)抵消銷軸的剪切力，從而可以優(yōu)化設(shè)備的安全性。圖2 表示向上轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖。

1.3 擺動(dòng)槽

通常需要將擺動(dòng)槽設(shè)置在第一運(yùn)輸機(jī)的后面，將擺動(dòng)銷軸與擺動(dòng)槽進(jìn)行鉸接，可以借助擺動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)橫向擺動(dòng)，通常將擺動(dòng)槽擺動(dòng)范圍設(shè)置為±45°，這樣可以給后續(xù)運(yùn)輸提供最大限度的便利性，圖3 表示左右擺動(dòng)效果示意圖。

圖2 向上轉(zhuǎn)動(dòng)效果示意圖

圖4 自動(dòng)張緊裝置示意圖

1.4 自動(dòng)張緊裝置

通常可以借助液壓手柄來控制多路擺動(dòng)油缸的有桿腔或無桿腔進(jìn)油，進(jìn)而可以促使擺動(dòng)槽繞著自身轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)左右擺動(dòng)的現(xiàn)象，從而可以使出料可也會(huì)左右擺動(dòng)[5-6]。

當(dāng)擺動(dòng)槽出現(xiàn)左右擺動(dòng)后，其運(yùn)動(dòng)軌跡從直線變成折線，主要是由于中單鏈刮板鏈條的方向發(fā)生變化的緣故。與此同時(shí)，鏈條屬于柔性體，其往往在折線位置存在圓弧過渡的現(xiàn)象，從而致使運(yùn)動(dòng)軌跡變短，導(dǎo)致刮板鏈條表現(xiàn)為松弛的狀態(tài)。同時(shí)，設(shè)置在擺動(dòng)槽內(nèi)的頂塊隨著凸輪邊緣做左右變動(dòng)。當(dāng)頂塊沿著凸輪邊緣做運(yùn)動(dòng)時(shí)，開始做遠(yuǎn)離凸輪的方向運(yùn)動(dòng)，也就是頂塊向后運(yùn)動(dòng)，該過程借助推桿、橫梁以及相應(yīng)的減振裝置在擺動(dòng)槽內(nèi)壁上向后運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸位置的中單鏈刮板向后拉長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊刮板鏈條的效果，便于運(yùn)輸物料，圖4表示相應(yīng)的自動(dòng)張緊裝置示意圖。

1.5 其他輔助結(jié)構(gòu)

為了能夠達(dá)到左右擺動(dòng)的效果，需要對(duì)中邊鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用中單鏈刮板組件實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)的效果。驅(qū)動(dòng)單元選用抽屜式結(jié)構(gòu)，其包括驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、張緊裝置。

2 萬(wàn)向結(jié)構(gòu)第一運(yùn)輸機(jī)的優(yōu)點(diǎn)分析

1）落料口可以實(shí)現(xiàn)上下左右調(diào)整，其擺動(dòng)角度在±45°的范圍內(nèi)，能夠最大限度把物料輸送給巷道兩側(cè)，滿足不同巷道配送系統(tǒng)。

圖3 左右擺動(dòng)效果示意圖

2）配置有自動(dòng)張緊裝置，當(dāng)中單鏈刮板動(dòng)作時(shí)，其能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)張緊的目的。

3）當(dāng)上下轉(zhuǎn)動(dòng)或者降低落料口時(shí)，通常相應(yīng)的中部槽以及轉(zhuǎn)動(dòng)槽端面能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)貼合，從而能夠有效抵消絕大部分作用力，可以有效地緩解轉(zhuǎn)動(dòng)軸的剪切力。

3 應(yīng)用效果

我國(guó)研發(fā)的掘進(jìn)機(jī)機(jī)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外都取得了良好的口碑。該新型設(shè)備可以使得掘進(jìn)物料在任意位置下料，能夠充分和后續(xù)配套系統(tǒng)配合，進(jìn)一步提高了掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用范圍，具有較好的市場(chǎng)價(jià)值，極大提高了煤礦企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。