懸臂式掘進機第一運輸機的設(shè)計方法探討

摘 要：第一運輸機是懸臂式掘進機的重要組成部分，其主要功能是把截割散落的物料運輸至掘進機尾部的皮帶機或其他運輸設(shè)備上。其運輸能力的設(shè)計直接影響著掘進機的運輸能力和掘進機的進尺速度，本文歸納了懸臂式掘進機的第一運輸機設(shè)計的理論計算，并對第一運輸機的部分設(shè)計經(jīng)驗進行了探討。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進機;第一運輸機;刮板

Abstract： The first conveyor is an important part of the cantilever roadheader. Its main function is to transport the cut and scattered materials to the belt conveyor or other transportation equipment at the rear of the roadheader.The design of its transport capacity directly affects the transport capacity and the advance rate of the roadheader. This paper summarized the theoretical calculation of the design of the first conveyor of the cantilever roadheader， and some design experience of the first conveyer are discussed.

Key words： cantilever roadheader， the first conveyor， scraper

0 前言

懸臂式掘進機是可應用于隧道、煤礦巷道開拓的具有截割、裝載、行走、噴霧降塵等功能的掘進設(shè)備。其中，第一運輸機是掘進機的運輸部件，其主要功能是把鏟板手機的松散物料運輸至后部煤礦用帶式轉(zhuǎn)載機或其他轉(zhuǎn)載設(shè)備上。

1主要設(shè)計計算

1.1輸送能力

懸臂式掘進機的第一運輸機為一個小型的刮板輸送機，其輸送能力按下式計算：

其中，

Q——第一運輸機的輸送能力，（t/h）

A——第一運輸機溜槽最小斷面的截面積，（㎡）

v——刮板鏈鏈速，（m/s）

該設(shè)計參數(shù)確定需要參考懸臂式掘進機的截割頭的最大落煤能力Q截，一般情況下，Q≥1.2Q截，Q截與懸臂式掘進機的截割部回轉(zhuǎn)速度、截割頭截深和截割部升降速度有關(guān)。

1.2第一運輸機的功率計算

（1）第一運輸機的運行阻力計算

懸臂式掘進機的第一運輸機貫穿于本體底部，可將鏟板收集的物料輸送至一定高度，所以其運輸阻力圖（見圖1）如下：

載重段的運行阻力：

空載段的運行阻力：

式中 ? ? ? ——物料在溜槽中移動的阻力系數(shù)，物料為煤時，取0.5-0.6;

——刮板鏈條在載重段移動的阻力系數(shù)，取0.3-0.4;

——刮板鏈條在空載段移動的阻力系數(shù)，底板封底取0.3-0.4，敞底取0.5-0.95;

L——刮板機設(shè)計長度（m）;

g——重力加速度;

q——第一運輸機每米長度物料的質(zhì)量（kg）;

β——第一運輸機傾角（°）;

——刮板鏈條每米長度的質(zhì)量（kg）。

由于第一運輸機的從動裝置大部分設(shè)計在鏟板的前端，刮板機存在一處折彎，并且刮板鏈條在機頭和機尾部回轉(zhuǎn)時也存在一個附件阻力，根據(jù)經(jīng)驗其總運行阻力 W（即刮板鏈的牽引力 F）為：

（2）第一運輸機的功率計算

式中，

k ——第一運輸機馬達功率備用系數(shù)，取1.1-1.2;

F——刮板鏈鏈輪總牽引力（kN）

v——刮板鏈條速度（m/s）

η——第一運輸機傳動效率，一般掘進機設(shè)計為雙馬達牽引，取0.8-0.9。

2部分設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

2.1針對粘性物料的運輸

有些礦井地質(zhì)條件屬于泥巖性質(zhì)，特別是截割的散碎泥巖遇水后就會粘結(jié)，容易附著在刮板鏈或刮板上，甚至會在溜槽內(nèi)粘結(jié)成塊造成卡鏈。針對這種情況，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要從三個方面注意：（1）從動輪處增加分鏈器，該分鏈器還應具有一定的清理黏連泥巖的功能;（2）在刮板或開口式連接環(huán)的邊緣設(shè)計尖角，該尖角具有清理鏈道內(nèi)粘結(jié)泥巖的功能;（3）驅(qū)動裝置處增加噴霧裝置，對刮板鏈、刮板和驅(qū)動輪具有降塵、清潔作用。

2.2針對巖性物料的運輸

懸臂式掘進機在全巖巷道施工時，特別是巖石普氏硬度f≥7時，刮板運輸機容易出現(xiàn)卡鏈現(xiàn)象。針對這種情況主要從三個方面著手：（1）增大液壓馬達的功率和扭矩，給刮板鏈提供更大的牽引力;（2）控制進料口的大小，即控制輸送量，甚至可以調(diào)整鏟板星輪的轉(zhuǎn)速，降低裝載量，從而降低載重段的運行阻力，確保第一運輸機的工作連續(xù)性;（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計中保持溜槽的順暢，比如鏈道內(nèi)根據(jù)鏈型、開口式連接環(huán)的結(jié)構(gòu)或刮板邊緣的結(jié)構(gòu)設(shè)計鏈道結(jié)構(gòu)，保證鏈道內(nèi)不會積存矸石。

2.3第一運輸機溜槽設(shè)計需要注意的問題

目前大部分懸臂式掘進機的溜槽為兩段式設(shè)計，機尾位于鏟板部的前端，機頭位于第一運輸機尾部，中間在鏟板后部鉸接;鉸接點處把第一運輸機分為了兩段，兩段之間的夾角會根據(jù)鏟板上下擺動發(fā)生變化，所以該鉸接點的設(shè)計時確保溜槽中板平面對齊且夾角盡量小，這樣物料的運輸時會更順暢。

3總結(jié)

本文對懸臂式掘進機的第一運輸主要參數(shù)的設(shè)計計算和主要參數(shù)如何確定進行了歸納，并對第一運輸機面對不同地質(zhì)條件的巷道需要在設(shè)計中注意的問題進行了總結(jié)。但是懸臂式掘進機在硬巖巷道掘進中無法回避第一運輸機的卡鏈問題，目前大部分廠家仍以經(jīng)驗設(shè)計為主，均未妥善解決該問題。本文所提供的硬巖運輸?shù)慕?jīng)驗總結(jié)還需要大量的實踐和應用進行檢驗，期望最終能形成量化指標或可靠的經(jīng)驗公式。

參考文獻：

[1]孔銳， 姜彪， 孫強，等. EBZ132掘進機第一運輸機的改造[J]. 機械研究與應用， 2013， 000（004）：163-164.

[2]王鷹主編.連續(xù)輸送機械設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

作者簡介：

房海龍，1985年10月，性別：男，民族：漢，籍貫（省市縣）：山東省曲阜市，學歷：大學，所從事工作：機械加工及設(shè)備運行維護。

（山東裕隆礦業(yè)集團有限公司 ?山東 ?曲阜 ?273100）