新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾配套方式的研究

王鵬

（1.中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司；2.河北省高端智能礦山裝備技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 張家口 076250）

1 前言

我國絕大多數(shù)煤礦井下的工作面都是在液壓支架支撐防護(hù)的條件下，通過刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)以及采煤機(jī)等完成煤炭的開采運(yùn)輸。刮板輸送機(jī)將采煤機(jī)采下的煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)至刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，再由刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)送到皮帶機(jī)，最后通過皮帶機(jī)運(yùn)輸至指定地點(diǎn)。其中刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶機(jī)一般通過皮帶自移機(jī)尾聯(lián)接。刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)頭通過銷與皮帶自移機(jī)尾的小車聯(lián)接，完成工作面的整體推移前進(jìn)。因此，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾的正確配套是影響煤礦生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。本文旨在滿足輸送能力的前提下，通過對刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)從而減小爬坡段的角度，并且大幅度增加皮帶自移機(jī)尾小車的行程，減少刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶自移機(jī)尾的移動(dòng)次數(shù)，使礦井的生產(chǎn)效率以及安全性得到提升。

2 傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾配套方式存在的問題

傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)一般由架橋段、爬坡段、落地段三部分組成，其中處于架橋段的機(jī)頭傳動(dòng)部通過固定銷、固定環(huán)與皮帶自移機(jī)尾小車的鉸接座聯(lián)接，起到支撐刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的作用，同時(shí)保證煤炭順利地從刮板轉(zhuǎn)載機(jī)上運(yùn)輸?shù)狡ё砸茩C(jī)尾上。但是傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)只能依靠皮帶自移機(jī)尾小車上的鉸接座與刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的固定銷聯(lián)接這一個(gè)點(diǎn)來支撐懸空段，導(dǎo)致刮板轉(zhuǎn)載機(jī)懸空段長度短，爬坡段角度大，每次移動(dòng)距離小，刮板轉(zhuǎn)載機(jī)懸空段下面容易堆積浮煤，影響設(shè)備高產(chǎn)高效運(yùn)行，危險(xiǎn)系數(shù)偏大，并且刮板轉(zhuǎn)載機(jī)凸槽磨損嚴(yán)重。此問題是目前在設(shè)計(jì)中遇到的比較困難的問題，也是實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)必須解決的瓶頸問題。圖1為傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾布置圖。

圖1 傳統(tǒng)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾布置圖

3 新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾配套方式研究

3.1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為解決上述問題，在確保刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的煤流通暢并能夠快速移動(dòng)的前提下，應(yīng)對刮板轉(zhuǎn)載機(jī)以及皮帶自移機(jī)尾的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。因此，本文設(shè)計(jì)研發(fā)的新式刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)擬通過以中部槽替代架橋槽、凸槽、聯(lián)接槽、鉸接槽的方式，重新布置刮板轉(zhuǎn)載機(jī)主體的結(jié)構(gòu)形式，配套的皮帶自移機(jī)尾設(shè)計(jì)中部槽行走軌道，既有效的解決了上述“支撐點(diǎn)單一、坡度大、磨損大”的問題，更重要的是取消了刮板轉(zhuǎn)載機(jī)懸空段，避免浮煤的堆積，同時(shí)極大的增加了轉(zhuǎn)載機(jī)拉移行程，實(shí)現(xiàn)多次采煤一次移動(dòng)，避免了時(shí)間的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)的效果。圖2為新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2 新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

本方案擬定刮板轉(zhuǎn)載機(jī)槽寬為800mm，刮板鏈速1.49m/s，輸送量1800t/h，采用φ34×126mm緊湊鏈。刮板轉(zhuǎn)載機(jī)主體主要由機(jī)頭傳動(dòng)部，凹槽，中部槽，聯(lián)接槽等組成，其中中部槽與中部槽，中部槽與凹槽，中部槽與聯(lián)接槽之間均采用啞鈴組件聯(lián)接，中部槽能垂直彎曲±3°。相較于傳統(tǒng)中部槽，此方案中中部槽增加連接孔，通過2個(gè)φ35定位銷和6個(gè)M30螺栓聯(lián)接支撐架，以便于中部槽在皮帶自移機(jī)尾上行走，中部槽結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 新型中部槽結(jié)構(gòu)圖

由此可以看出，本方案刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡潔、緊湊，取消了大角度的爬坡段以及懸空段，在保證刮板轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸量不變的前提下，能減小對轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)件的磨損，延長轉(zhuǎn)載機(jī)的壽命，同時(shí)對工作人員的安全性有了極大的提高。

3.2 皮帶自移機(jī)尾結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

皮帶自移機(jī)尾是聯(lián)接轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶機(jī)的重要設(shè)備，也是拉移轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行移動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備，皮帶自移機(jī)尾和刮板轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速同步的推進(jìn)。針對上述新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)結(jié)構(gòu)，必須對皮帶自移機(jī)尾結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本方案設(shè)計(jì)的皮帶自移機(jī)尾適用膠帶寬度1000mm，其結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 新型皮帶自移機(jī)尾結(jié)構(gòu)圖

此皮帶自移機(jī)尾在舊的自移機(jī)尾基礎(chǔ)上增加了撐頂組件、撐幫組件以及爬坡組件，將前后基架形式更改為撐幫基架、抬底基架和后基架，重新設(shè)計(jì)小車結(jié)構(gòu)和液控系統(tǒng)，以適應(yīng)大行程的要求，各個(gè)新結(jié)構(gòu)的組成及作用如下：

3.2.1 抬底基架、撐幫基架、后基架

抬底基架、撐幫基架、后基架上邊設(shè)置了小車和轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行的軌道，便于小車和轉(zhuǎn)載機(jī)的行走，同上也是轉(zhuǎn)載機(jī)的落煤區(qū)，為了使膠帶成槽型，設(shè)計(jì)了皮帶壓板，皮帶壓板既能有效保護(hù)皮帶，使落煤對皮帶的沖擊力大大減小，又為皮帶的順暢運(yùn)行起到導(dǎo)向作用。抬底基架和后基架上設(shè)置了調(diào)平機(jī)構(gòu)，當(dāng)基架因?yàn)轫槻鄣装宀黄桨l(fā)生傾斜時(shí)，調(diào)平機(jī)構(gòu)可以起到調(diào)平作用。撐幫基架上設(shè)置調(diào)偏機(jī)構(gòu)，在自移移動(dòng)過程中，自移基架偏移預(yù)定中線時(shí)，可以用撐幫基架兩邊的調(diào)偏機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)偏，使得自移基架回到設(shè)定的行進(jìn)中線上。

3.2.2 撐頂組件、撐幫組件、爬坡組件

撐頂組件主要由錨固座、缸座、固定銷等組成，安裝于頭端架和爬坡組件上，用來安裝撐頂立缸，在拉動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)固定皮帶自移機(jī)尾。撐幫組件主要由支座、缸座、聯(lián)接架、固定銷等組成，安裝于撐幫基架和尾端架上，用來安裝側(cè)撐油缸，當(dāng)基架偏移預(yù)定中線時(shí)進(jìn)行調(diào)偏。爬坡組件主要由擋板，支撐架體，聯(lián)接板等組成，設(shè)計(jì)的爬坡角度大約6°，設(shè)置了轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)行軌道，使轉(zhuǎn)載機(jī)可以順利的在皮帶自移機(jī)尾上移動(dòng)，避免了轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行距離的限制，并且大大降低了爬坡角度，使煤流更加通暢。由于擋板的存在，轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)行也更加安全可靠。

3.2.3 小車

小車由錨固裝置、左右車架、鉸接座、支腿、滑靴等組成。轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭與小車上的鉸接座用螺栓固定，鉸接座用銷軸與左右車架聯(lián)接，可滿足轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭適當(dāng)角度的調(diào)整。小車錨固裝置與左右車架通過油缸相連接，錨固裝置上有插銷機(jī)構(gòu)，插銷機(jī)構(gòu)的油缸動(dòng)作，可以使得錨固裝置上的拉移銷軸插入基架軌道或者拔出軌道。小車的4個(gè)滑靴騎在基架的軌道上，起到支撐和限位作用，并且在鉸接座的左右兩側(cè)各安裝一組抬升缸。當(dāng)壓力太大難以推動(dòng)基架時(shí)，小車抬升缸缸桿伸出，使小車車輪離開軌道面，從而便于基架移動(dòng)。

3.2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包括3個(gè)，分別為頭部、中部和尾部液壓系統(tǒng)。頭部液壓系統(tǒng)的組成包括2個(gè)錨固立缸及控制缸、2個(gè)抬底缸、2個(gè)側(cè)撐油缸及控制缸、2個(gè)浮動(dòng)托輥缸、1個(gè)操縱閥組；中部液壓系統(tǒng)包括2個(gè)拉移缸、2個(gè)插銷缸、2個(gè)轉(zhuǎn)載機(jī)伸縮機(jī)頭缸、2個(gè)小車抬升缸、1個(gè)操縱閥組；尾部液壓系統(tǒng)包括2個(gè)錨固立缸及控制缸、4個(gè)抬底缸、2個(gè)側(cè)撐油缸及控制缸、1個(gè)操縱閥組。乳化液泵站是其動(dòng)力源，供液壓是31.4MPa。

3.3 新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾配套結(jié)構(gòu)的工作原理

皮帶自移機(jī)尾中小車的鉸接座和轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭聯(lián)為一體，是自移裝置的支撐點(diǎn)，錨固裝置通過Φ85mm銷與推移缸的活塞桿相聯(lián)接，推移缸的缸底通過Φ85mm銷與左右車架聯(lián)接，鉸接座與左右車架相聯(lián)接，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭落在鉸接座上邊，并用螺栓聯(lián)接，構(gòu)成了拉轉(zhuǎn)載機(jī)推自移裝置的行走系統(tǒng)，轉(zhuǎn)載機(jī)和自移相互作為支點(diǎn)，幫助前行移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖5。

圖5 新型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶自移機(jī)尾配套結(jié)構(gòu)

具體操作程序如下：

3.3.1 拉轉(zhuǎn)載機(jī)操作

（1）拉轉(zhuǎn)載機(jī)前，小車及轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭靠近自移機(jī)尾尾端架，推移油缸處在伸出狀態(tài)；（2）拉轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)，4根錨固立缸處在伸出狀態(tài)，小車抬升缸處在收回狀態(tài)，插銷油缸處在收回狀態(tài)，保證Φ90的拉移銷處在插入狀態(tài)；（3）推移油缸收回，拉動(dòng)自移小車及轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)一個(gè)油缸行程（或至少一個(gè)拉移孔距）；（4）插銷油缸伸出，插銷由基架軌道孔拔出；（5）插銷拔出到位后，推移油缸伸出，錨固裝置前移一個(gè)油缸行程（或至少一個(gè)拉移孔距），保證Φ90的拉移銷到達(dá)拉移孔的正中間位置，推移油缸伸出動(dòng)作停止；（6）插銷油缸收回，插銷插入基架軌道孔，插銷插入到位后插銷油缸伸出停止，完成一個(gè)拉轉(zhuǎn)載機(jī)動(dòng)作。

重復(fù)上述（2）～（5）動(dòng)作，轉(zhuǎn)載機(jī)一個(gè)步距接一個(gè)步距往前移動(dòng)，當(dāng)錨固裝置接近頭端架到達(dá)前行極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)拉移操作完成，推移油缸處在收回狀態(tài)。

3.3.2 推自移機(jī)尾操作

（1）小車抬升缸伸出，抬起轉(zhuǎn)載機(jī)離開地面即可；（2）錨固立缸收回，錨固座離開順槽頂板；（3）推移油缸伸出，推動(dòng)自移機(jī)尾前進(jìn)一個(gè)油缸行程（或至少一個(gè)拉移孔距）；（4）插銷油缸伸出，插銷由基架軌道孔拔出；（5）插銷拔出到位后，推移油缸收回，錨固裝置后退一個(gè)油缸行程（或至少一個(gè)拉移孔距），保證Φ90的拉移銷到達(dá)拉移孔的正中間位置，推移油缸收回動(dòng)作停止；（6）插銷油缸收回，插銷插入基架軌道孔，插銷插入到位后插銷油缸伸出停止，完成一個(gè)推自移機(jī)尾動(dòng)作。

重復(fù)上述（3）～（6）動(dòng)作，自移機(jī)尾一個(gè)步距接一個(gè)步距往前移動(dòng)，當(dāng)小車及轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭到達(dá)尾端架附近的極限位置時(shí)，自移機(jī)尾推移完成，油缸處在伸出狀態(tài)。小車抬升缸縮回，將轉(zhuǎn)載機(jī)落回地面，錨固立缸伸出，錨固座支撐到順槽頂板并達(dá)到一定的支撐力。

在本方案中，皮帶自移機(jī)尾的小車最大行程可達(dá)到9m，即在一個(gè)生產(chǎn)班無需前移皮帶自移裝置，上述操作主要在檢修班進(jìn)行，可以減少拆除皮帶中間架的次數(shù)，減少輔助時(shí)間，極大的提高工作效率，實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)的效果。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)方案通過對刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶自移機(jī)尾結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，形成了一套全新的配套方式，解決了傳統(tǒng)配套方式存在的諸多問題，減小了刮板轉(zhuǎn)載機(jī)爬坡角度，避免了刮板轉(zhuǎn)載機(jī)懸空段的危險(xiǎn)，減少了浮煤的堆積，并且大幅度增加皮帶自移機(jī)尾中小車的行程，能夠使礦方在單個(gè)生產(chǎn)班不停機(jī)，避免浪費(fèi)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。此種新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景將非常廣闊。