EBZ160Z掘進(jìn)機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

劉 志明 王 晉（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

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EBZ160Z掘進(jìn)機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

劉 志明 王 晉
（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

摘 要：裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的主要作用是將切割下來(lái)的物料裝載并轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)構(gòu)，其性能的好壞直接影響著設(shè)備生產(chǎn)的能力和工作效率。自從掘進(jìn)機(jī)切割功率達(dá)到160kW以上之后，更快的切割效率對(duì)掘進(jìn)機(jī)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的工作能力也提出了新的要求。EBZ160Z的裝運(yùn)機(jī)構(gòu)分為鏟板部和第一運(yùn)輸機(jī)兩部分。鏟板部采用鏡面雙向大傾角，液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三齒星輪。第一運(yùn)輸機(jī)為平直機(jī)構(gòu)，與鏟板構(gòu)成共同滑移，且采用邊雙鏈結(jié)構(gòu)、液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和油缸張緊加卡板的形式。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；裝運(yùn)機(jī)構(gòu)；鏟板；第一運(yùn)輸機(jī)；驅(qū)動(dòng)形式

1 概述

（1）目前比較常見的鏟板部的裝料形式分為蟹爪式（如圖1所示）和星輪式（如圖2所示），蟹爪式是利用一對(duì)交替動(dòng)作的耙爪來(lái)不斷地向轉(zhuǎn)載機(jī)方向耙取物料使其裝入轉(zhuǎn)載機(jī)并運(yùn)走。由于它的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、工作可靠性高、外形尺寸相對(duì)較小，所以在輕機(jī)型上應(yīng)用普遍，但是這種裝載機(jī)構(gòu)在寬度上受到了限制；星輪式機(jī)構(gòu)比蟹爪式具有更高的強(qiáng)度、工作連續(xù)性好等特點(diǎn)，但裝大塊物料的能力相對(duì)較差，遇到大塊物料需要合理處理后方能裝載。由于EBZ160Z為重型部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，機(jī)型機(jī)構(gòu)較大，鏟板寬度為2400mm，所以鏟板部采用星輪結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)方式普遍采用電機(jī)和減速機(jī)的組合方式，或者是液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)星輪的方式，考慮到井下工礦潮濕、有泥水，選用后者是最佳選擇。

（2）第一運(yùn)輸機(jī)一般按照邊雙鏈方式布置，驅(qū)動(dòng)可采用電機(jī)加減速機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種形式。EBZ160Z采用雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的形式，具有良好的瞬間過(guò)載能力，可克服較小的物料卡鏈現(xiàn)象。液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)鏈輪工作，這樣傳動(dòng)系統(tǒng)中元件少、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、可靠性高。

2 確定鏟板機(jī)構(gòu)的參數(shù)

設(shè)計(jì)時(shí)需保證裝載機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)能力的大小需要比切割機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)能力大，按照經(jīng)驗(yàn)，一般情況下裝載機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力為切割機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力的1.0～1.1倍。EBZ160Z截割部的生產(chǎn)能力為216t/h。

（1）星輪參數(shù)的確定

星輪大徑根據(jù)鏟板整體確定，星輪小徑和小徑高度均由驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)決定，根據(jù)鏟板整體初步確定寬度為2400mm，星輪大徑為1100mm，小徑為475mm，星輪為三爪星輪，星輪工作轉(zhuǎn)速為0～36r/min。

裝載機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)率由以下公式計(jì)算得出（不計(jì)鏟板角度）：

式中：

Az——裝載機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)率；

D——星輪大徑，mm；

d——星輪小徑，mm；

M——星輪爪子數(shù)量，個(gè)；

S——星輪爪子面積，m2；

n——星輪工作轉(zhuǎn)速，r/min；

Kz——裝載系數(shù)，取1.5～2.0。

由EBZ160Z鏟板部初步結(jié)構(gòu)分解尺寸，將各尺寸數(shù)值帶入式中得：83mm。

一般星輪爪子高度h推薦設(shè)計(jì)為60mm～100mm。

所以選h=85mm。

（2）確定星輪參數(shù)的確定

驅(qū)動(dòng)馬達(dá)功率由以下公式計(jì)算得出：

圖1蟹爪式

圖2星輪式

式中：

Nm——裝載馬達(dá)輸出所需功率；

Sa——安全系數(shù)，一般為1.3～1.6；

ηz——系統(tǒng)總功率；

WX——星輪自重；

WZ——星輪每轉(zhuǎn)裝載物料的重力；

f——物料與鏟板之間的摩擦力。

將EBZ160Z鏟板部各尺寸帶入式中得：

查閱樣本后，選取額定功率為12.6kW的液壓馬達(dá)。

（3）小結(jié)

由以上得出EBZ160Z的鏟板主要參數(shù)為：

裝載形式：三爪星輪。

驅(qū)動(dòng)方式：液壓馬達(dá)。

馬達(dá)功率：12.6kW/個(gè)（共2個(gè)）。

裝載能力：3.6m3/min。

星輪轉(zhuǎn)速：0～36r/min。

鏟板寬度：2400mm。

3 確定第一運(yùn)輸機(jī)的參數(shù)

（1）第一運(yùn)輸機(jī)的輸送能力

設(shè)計(jì)時(shí)需保證第一運(yùn)輸機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)大于鏟板機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)能力，第一運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力和第一運(yùn)輸機(jī)中的溜槽截面大小有著緊密的聯(lián)系，還與松散煤的動(dòng)堆積角的大小有關(guān)。傾斜運(yùn)輸?shù)那闆r下，煤的動(dòng)堆積角一般取為20°～30°。因?yàn)樯瞎伟彐溤谶\(yùn)行中有沖擊振動(dòng)現(xiàn)象等，導(dǎo)致貨載斷面面積減小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)輸能力一般按照如下公式計(jì)算得出；

式中：

Q——運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力，t/h；

F——貨料在溜槽中的斷面積，一般為1.3～1.6；

ρ——系煤的松散密度，一般為0.85t/m3～1t/m3；

ψ——裝滿系數(shù)，一般為0.5～0.8；

ν——刮板鏈運(yùn)行速度，m/s。

在初步的圖紙布置中選定的是雙液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方式，馬達(dá)直接連接鏈輪，鏈輪節(jié)距為128mm、鏈輪齒數(shù)為5、星輪轉(zhuǎn)速為100r/min，得知：

將EBZ160Z懸臂式掘進(jìn)機(jī)中的參數(shù)帶入下面的公式得：

滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）確定牽引力的大小

EBZ160Z懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)的液壓馬達(dá)的牽引力如下：

式中：

W0——總牽引力；

ωf——附加阻力系數(shù)，一般取1.1；

Wk——空段阻力；

Wzk——重段阻力。

q——刮板鏈單位長(zhǎng)度重量；

L——刮板輸送機(jī)實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度；

ω——物料與溜槽阻力系數(shù)，本處取=0.7；

ω0——刮板與溜槽阻力系數(shù)，本處取=0.3；

將EBZ160Z的數(shù)值帶入得到：

W0=26107N。

（3）確定液壓馬達(dá)的功率大?。?/p>

P——電動(dòng)機(jī)的軸功率；

D——驅(qū)動(dòng)齒輪分度圓直徑mm；

η——傳動(dòng)裝置的效率，取0.9。

將EBZ160Z的相關(guān)參數(shù)帶入式中得到：

查閱樣本后，選取額定功率為11.7kW的液壓馬達(dá)。

（4）小結(jié)

第一運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和相關(guān)參數(shù)為：

結(jié)構(gòu)形式：邊雙鏈刮板式。

驅(qū)動(dòng)方式：液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。

功率：11.7kW/個(gè)（共2個(gè)）。

溜槽截面尺寸（寬×高）：470mm× 410mm。

鏈速：0～64m/min。

運(yùn)輸能力：4.0m3/min。

張緊形式：絲杠加彈簧。

結(jié)語(yǔ)

星輪式裝運(yùn)機(jī)構(gòu)在掘進(jìn)機(jī)中應(yīng)用得很廣泛，其中大部分采用液壓馬達(dá)通過(guò)花鍵驅(qū)動(dòng)星輪的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且故障少，受力比較均勻，運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)，比以往的蟹爪式在可靠性上提高很多。第一運(yùn)輸機(jī)與鏟板機(jī)構(gòu)采用平直機(jī)構(gòu)，使整個(gè)封閉鏈運(yùn)行起來(lái)更平穩(wěn)流暢。設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)綜合比對(duì)，嚴(yán)格計(jì)算得出各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)，在此前提下，保證了裝運(yùn)機(jī)構(gòu)較好的運(yùn)行性能，滿足了輸送能力的需要。

參考文獻(xiàn)

［1］張國(guó)棟.掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2006，34（10）：59-62.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］黃日恒.懸臂式掘進(jìn)機(jī)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1996.

中圖分類號(hào)：TD402

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A