EBZ160掘進(jìn)機(jī)第一運(yùn)輸機(jī)的拓展研究

戈占堃　樊志家　董苗苗

【摘 要】以經(jīng)濟(jì)、可靠、維修方便為出發(fā)點，服務(wù)用戶的理念，針對用戶對第一運(yùn)輸機(jī)特殊的裝載要求，對EBZ160掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在公司現(xiàn)有成熟機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展設(shè)計，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】掘進(jìn)機(jī)；第一運(yùn)輸機(jī)；加長一運(yùn)；改進(jìn)

0.前言

掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，國家的方針是：采掘并重，掘進(jìn)先行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是煤礦保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸級、甚至千萬噸級超級工作面，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進(jìn)成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。

掘進(jìn)機(jī)是煤礦巷道掘進(jìn)的重要使用設(shè)備，它能夠同時完成破落煤巖、裝煤運(yùn)輸、噴霧滅陳和調(diào)動行走等工作。為了適應(yīng)新型煤炭采掘技術(shù)的發(fā)展、井下地質(zhì)條件、使用條件的變化，掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能也被人們不斷的優(yōu)化和改進(jìn)。

1.第一運(yùn)輸機(jī)改進(jìn)方案的確定

掘進(jìn)機(jī)用第一運(yùn)輸機(jī)（以下簡稱一運(yùn)）是煤礦開采中的第一級運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，是生產(chǎn)中組成有節(jié)奏的流水運(yùn)輸線不可缺少的組成部分，一般采用中雙鏈刮板運(yùn)輸機(jī)和邊雙鏈刮板運(yùn)輸機(jī)兩中形式，主要是油前溜槽、后溜槽、刮板鏈組件、張緊裝置及驅(qū)動裝置5個主要部件組成，結(jié)構(gòu)（如圖1）所示，本文是對EBZ160掘進(jìn)機(jī)用一運(yùn)進(jìn)行加長改進(jìn)。

1.前溜槽 2.刮板鏈組件 3.后溜槽 4.張緊裝置 5.驅(qū)動裝置

圖1 標(biāo)準(zhǔn)型第一運(yùn)輸機(jī)

EBZ160掘進(jìn)機(jī)采用EZQ300橋式皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行原煤的轉(zhuǎn)運(yùn)，后支撐連接轉(zhuǎn)載機(jī)回轉(zhuǎn)臺。由于煤礦現(xiàn)場機(jī)械化程度不完全，并未采用皮帶機(jī)及刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行原煤運(yùn)輸，而采用礦用無軌膠輪車進(jìn)行原煤運(yùn)輸，無法采用標(biāo)配的轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸，為了滿足工作現(xiàn)場的特殊的物料轉(zhuǎn)運(yùn)要求，結(jié)合巷道的高度，在滿足運(yùn)載能力的情況下，對一運(yùn)進(jìn)行加長、加高，滿足客戶的需求。

2.第一運(yùn)輸機(jī)加長后的結(jié)構(gòu)

用戶運(yùn)輸原煤采用的礦用無軌膠輪車料斗的外形尺寸為長3m，寬1.95m，高1.5m，在滿足用戶要求的前提下，盡量的減少對設(shè)備的改動量，方便用戶拆裝。經(jīng)過現(xiàn)場測量及實驗，礦車需伸進(jìn)一運(yùn)下方，深度為2.15m，才能將礦車裝滿，寬度方向上無影響。綜合考慮，加

長后的一運(yùn)結(jié)構(gòu)（如圖2）所示。

1.前溜槽 2.刮板鏈組件 3.中間溜槽 4.支架

5.后溜槽 6.張緊裝置 7.驅(qū)動裝置

圖2 加長型第一運(yùn)輸機(jī)

與標(biāo)準(zhǔn)型第一運(yùn)輸機(jī)相比：

⑴增加了一節(jié)起到過渡作用的中間溜槽。

⑵增加起支撐作用的支架裝置，與后支撐連接。

根據(jù)現(xiàn)場工作需求，可以將中間溜槽與支架卸下，將后溜槽與前溜槽直接進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)刮板鏈，恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)型，滿足開采后期運(yùn)輸機(jī)械的連慣性。

2.1加長段中間溜槽

為了能夠達(dá)到用戶所要求的裝載要求，需將落料部位，即一運(yùn)的驅(qū)動裝置向高、向后移動，進(jìn)而需要增加一節(jié)中間溜槽來實現(xiàn)溜槽的連貫性。為了保證刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力達(dá)到最小，中間溜槽需調(diào)節(jié)好各段溜槽的角度，以免驅(qū)動功率損耗過大。中間溜槽結(jié)構(gòu)（如圖3）所示。

2.2 支架裝置

為了防止一運(yùn)驅(qū)動裝置端懸孔端過長，增加支架裝置，支撐在中間溜槽處，使整個一運(yùn)部重心前移，減少一運(yùn)與本體連接銷處過大的剪應(yīng)力，也減少了溜槽連接螺栓所受的軸向載荷，延長溜槽的使用壽命。支架裝置的結(jié)構(gòu)（如圖4）所示。

2.3 其他部件的選擇

由于增加了中間溜槽，使刮板在工作時的工作長度加長，為了保證設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，將原驅(qū)動裝置中1個排量為700ml/r的馬達(dá)，更換為2個排量為400ml/r的馬達(dá)，總流量為68.56L/min，變單側(cè)驅(qū)動為雙驅(qū)動，使鏈條受力更均勻，避免鏈條因產(chǎn)生局部應(yīng)力過大而產(chǎn)生的斷裂。

3.刮板運(yùn)輸機(jī)參數(shù)計算

3.1 輸送能力計算

Q=F·v·?

式中：F輸送機(jī)溜槽斷面積，F(xiàn)=0.17m2；

?-裝滿系數(shù)，?取0.5；

v-鏈速，m/min。

刮板運(yùn)輸機(jī)用2臺400ml/r馬達(dá)驅(qū)動，馬達(dá)總流量為68.56L/min；驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)數(shù)n=85.7r/min；驅(qū)動鏈輪節(jié)圓直徑為0.208m。

得v=π×0.208×85.7=56m/min

各項代入上式得Q=4.76m3/min，因為已知鏟板星輪裝在能力3.6m3/min，所以運(yùn)輸能力符合要求。

3.2 運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行阻力計算

刮板機(jī)運(yùn)行時阻力包括：①煤料及刮板鏈在溜槽中的移動阻力；②傾斜時，煤料及刮板鏈自身重力的分力。又分為重段阻力和空段阻力。

Wz=g（qω+q'ω'）L·cosβ+g（q+q'）L·sinβ

Wk= gLq'（ω'cosβ-sinβ）

式中：Wz重段阻力，N；

Wz空段阻力，N；

q溜槽內(nèi)單位長度煤的質(zhì)量，q=127.5kg/m；

q'刮板及刮板鏈單位長度質(zhì)量，q=67.16kg/m；

L刮板運(yùn)輸機(jī)長度，L=7.8m；

β刮板運(yùn)輸機(jī)傾斜角度，β=10°；

ω、ω'-煤料、刮板鏈與溜槽間的阻力系數(shù)，取ω=0.8，取ω'=0.25。

各項代入上式算得：Wz=12141.5N，Wk=380.07N，因此刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力：

W= Wz+Wk=12242.7N

3.3馬達(dá)供給刮板鏈牽引力計算

驅(qū)動馬達(dá)提供給刮板鏈的牽引力 F=2M/D

式中：D驅(qū)動鏈輪節(jié)圓直徑，D=0.208m；

M驅(qū)動馬達(dá)輸出扭矩，Nm。

M=ΔpVg/2πη

式中：Δp液壓馬達(dá)進(jìn)出油口壓力，Δp=20MPa；

Vg液壓馬達(dá)排量，Vg=400ml/r；

η液壓馬機(jī)械效率，η=0.96。

算得M=1326.29Nm，代入上式算得F=2M/D=12752.8N， F>W，符合條件。

4.結(jié)語

本文對有特殊裝載要求的第一運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行拓展設(shè)計，在用戶確定用途及工作環(huán)境后，對各個部分進(jìn)行了認(rèn)真的分析。首先按照用戶提供的現(xiàn)場情況和已知參數(shù)進(jìn)行初步研究，之后對整個一運(yùn)進(jìn)行整體方案設(shè)計，再從整機(jī)角度考慮對一運(yùn)懸出部分進(jìn)行機(jī)械加強(qiáng)，既要符合工作條件，又要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性合理，滿足客戶要求。通過本次設(shè)計，加強(qiáng)了設(shè)計人員對非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計能力；按照市場的需求來設(shè)計產(chǎn)品，不斷提高產(chǎn)品在領(lǐng)域內(nèi)的競爭力，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。

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