綜合機械化開采裝載機的改進設計

姚鵬程

（山西煤炭運銷集團馬家巖煤業有限公司，山西 婁煩 030300）

引言

從20 世紀70 年代開始，我國已經逐步開始大面積機械化開采，綜采技術的應用極大地提升了煤礦開采的效率和安全性。長壁綜合機械化開采作為我國應用較為廣泛的開采工藝，在實際生產中涉及頂板管理、采煤、落煤、裝煤、刮板運輸、裝載機運輸、帶式輸送機運輸等環節。在高效高產的要求，不論在哪個環節均必須保證設備的可靠性和連續性。裝載機作為與刮板輸送機相連接的設備，其可靠性至關重要[1]。在實際生產中與刮板機相接觸的刮板鏈存在嚴重磨損，增加了能耗。本文將重點針對此類問題對綜采工作面的裝載機進行改進設計。

1 裝載機概述

裝載機作為綜采工作面連接刮板輸送機和帶式輸送機的中間設備，其主要任務是將采煤機開采下來的煤炭從刮板輸送機卸載至帶式輸送機。一般，裝載機由機頭、機身以及機尾三部分組成；通常情況下，裝載機在工作面安裝時均會有不小于10°的爬坡角度，具體如圖1 所示。

圖1 裝載機外型及現場安裝示意圖

具體分析，裝載機機頭部主要由導料槽、機頭傳動裝置、機頭小車組成；機身部主要由刮板鏈、溜槽組成；機尾部主要由機尾架、機尾鏈輪組成。裝載機根據不同分類標準可以分為多種類型。其中，根據溜槽形式的不同可以分為中部槽組裝式和整體組焊箱式；根據刮板鏈不同可以分為單鏈型、雙邊鏈型、準雙邊鏈型以及中雙鏈型。本文以中雙鏈型裝載機為例開展研究，具體型號為SZZ800/400，其所配套綜采設備的型號及其關鍵參數如表1 所示。

表1 SZZ800/400 裝載機配套綜采設備及其關鍵參數

該型裝載機在實際應用中受力均勻，具有較好的彎曲性能且在現場具有良好的應用效果。針對綜采機械化開采工作面裝載機改進后仍然可以穩定運行，優化設計時必須滿足裝載機的基本要求、結構要求、性能要求以及關鍵零部件的技術要求符合煤炭行業或國家所頒發的相關標準的參數[2]。

2 裝載機移動方式的改進

2.1 裝載機傳統移動方式

裝載機傳統移動方式主要采用戧柱錨固、圓環鏈以及油缸等結構完成。在實際應用中發現，該種移動方式僅適用于綜采工作面頂板和底板相對較硬的情況。若綜采工作面頂板和底板較軟使其無法支撐戧柱，從而導致影響裝載機正產的拉移操作；在此種情形若依然進行拉移操作，極易造成斷鏈事故的發生，甚至導致傷人的事故[3]。

裝載機傳統移動方式主要分為與側卸式輸送機同步推移方式和端頭支架推移方式。其中端頭支架推移方式包括中置式端頭支架推移和整體騎跨式端頭支架推移。總的來說，裝載傳統移動方式并不是能夠獨立完成移動的，還需人工和端頭支架進行輔助；同時，裝載機傳統移動方式機械化程度較低、安全性低、從某種程度上影響綜采工作面的生產效率。

2.2 裝載機移動方式的改進路徑

為解決裝載機傳統移動方式機械化水平低、工作人員勞動強度大且安全性低的問題，設計一種轉載機的邁步自移裝置，該裝置如圖2 所示。

圖2 裝載機邁步自移裝置

如圖2 所示，裝載機邁步自移裝置主要由導軌、液壓控制系統、支座以及各種油缸等組成。本文所設計的裝載機邁步自移裝置與工作面的裝載機、破碎機等相互配合應用，該裝置安裝于與其相互配合使用的裝載機和破碎機的旁邊，實現對裝載機的快速移動。裝載機邁步自移裝置的移動步驟如下：

1）將裝載機的機頭與帶式輸送機相互搭接，裝載機的另一端與裝載機邁步自移裝置的導軌均與刮板輸送機底板相互搭接；

2）由液壓控制系統對調高油缸進行控制，將裝載機的機身調高；

3）由液壓控制系統對推移油缸進行控制，將裝載機向前移動一個步距；

4）由液壓控制系統對推移油缸進行控制，將裝載機邁步自移裝置的導軌向前移動一個步距；

5）將導軌落地后，重復上述步驟2）-4）的操作，直至將裝載機移動至預期位置[4]。

裝載機邁步自移裝置的液壓系統為其核心，該液壓控制系統采用煤礦綜采工作面的液壓源，對應的額定壓力為31.5 MPa，額定工作壓力為20 MPa，乳化液介質的流量為80 L/min。結合上述參數以及裝載機邁步自移裝置的工作參數完成油缸及油管的參數設計，具體如表2 所示。

表2 裝載機邁步自移裝置油缸及油管選型

3 刮板鏈的改進設計

刮板鏈作為裝載機的關鍵部件，其主要為裝載機的牽引機構。一般情況下，裝載機被安裝于具有一定傾角的坡度上，此種工況導致刮板鏈承受更大的運行阻力，在增加能耗的同時，還加劇了刮板鏈的磨損，影響了裝載機的使用壽命。為避免上述情況的產生，可將刮板鏈布置的密度增大減小運行阻力和刮板鏈的磨損。但是，增大刮板鏈布置的密度會增加設備的重量，導致其在字形運行工況下的阻力增大。

基于上述現狀分析的基礎上，本文擬設計一種短的支撐刮板。此種短的支撐刮板與正產刮板配合使用，在裝載機上以一種組合鏈的方式使用。組合鏈不僅可以減小裝載機刮板之間的間距，還可保證設備質量不會成倍增加，對應的運行阻力也不會大幅度增加[5]。

改進前，兩個刮板之間的間距為756 mm，包含有6 個鏈環。

改進后，分為普通刮板鏈和支撐刮板鏈，其中普通刮板鏈的間距為504 mm，包含4 個鏈環；支撐刮板鏈的間距為630 mm，包含5 個鏈環。

裝載機刮板鏈改進后的對比如表3 所示。如表3 所示，裝載機刮板鏈改進后，重力、摩擦阻力以及損耗功率均減小。

表3 刮板鏈改進前后效果對比

4 結論

裝載機作為綜采工作面生產的必不可少的裝置，其主要連接刮板輸送機和帶式輸送機，是煤炭運輸的中轉環節。為解決實際生產中裝載機移動方式效率低、安全系數低以及功耗大的問題，對裝載機移動方式和刮板鏈進行改進設計。經改進設計后，采用邁步自移裝置大大提高了裝載機的移動效率和安全性；同時，采用組合鏈的方式在減少刮板鏈間距和運行阻力的同時，減小了損耗功率。