摘 要:隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,近年來我國(guó)煤礦生產(chǎn)逐漸機(jī)械化,其中應(yīng)用較為廣泛的就是煤礦帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)又稱為膠帶輸送機(jī),在煤礦生產(chǎn)過程中起著重要作用,它以物料與傳送帶之間的摩擦力為驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸功能。本文以帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成為基礎(chǔ),結(jié)合煤礦拱形巷道的特點(diǎn),使用帶式傳送機(jī)安裝技術(shù),設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于煤礦拱形巷道的帶式輸送機(jī)安裝系統(tǒng),大大優(yōu)化了帶式輸送機(jī)的安裝過程,提高了工作效率和安全性,減少了人力和物力的消耗,能夠給煤礦相關(guān)工作提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī);煤礦拱形巷道;安裝;安全性
0 引言
煤礦生產(chǎn)機(jī)械化水平的提高推動(dòng)了帶式傳送機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。目前來說帶式傳送機(jī)多應(yīng)用于露天煤礦工作、井下巷道煤礦工作和煤礦生產(chǎn)的運(yùn)輸中,能夠?qū)ξ锪线M(jìn)行水平運(yùn)輸和傾斜運(yùn)輸,具有運(yùn)輸量較大,能夠進(jìn)行連續(xù)運(yùn)輸,運(yùn)輸較快,運(yùn)輸效率高等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)的安裝首先需要預(yù)埋地腳螺栓,以對(duì)應(yīng)帶式輸送機(jī)機(jī)座的安裝孔,然后通過螺母將兩者固定。這種安裝較為復(fù)雜,缺點(diǎn)較多,安裝花費(fèi)的時(shí)間、人力、物力較大。為了提高帶式輸送機(jī)的安裝效率,節(jié)約成本,需要對(duì)其安裝過程進(jìn)行研究,本文針對(duì)煤礦拱形巷道帶式輸送機(jī)的安裝問題提出一種無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng),大大改進(jìn)了安裝過程,簡(jiǎn)化了安裝流程,提高了安裝效率。
1 帶式傳送機(jī)無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)概述
1.1 無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),一般主要考慮幾個(gè)方面的因素:輸送長(zhǎng)度、輸送機(jī)安裝傾角、輸送能力、輸送物料堆積容量、輸送物料堆積角、輸送物料平均塊度、輸送物料最大塊度。另外,設(shè)計(jì)時(shí)還需要參考帶式輸送機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境、給料點(diǎn)的具體位置、輸送機(jī)的實(shí)際工作強(qiáng)度、物料裝卸方式等。
設(shè)計(jì)過程主要包括以下幾個(gè)步驟:
①以煤礦生產(chǎn)能力為基礎(chǔ)確定帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸量Q,公式為:Q=1.25×(Q×104)/(300×4),其中,Q:設(shè)計(jì)運(yùn)輸量;Q:煤礦生產(chǎn)能力;
②確定帶式輸送機(jī)的工作帶速V,一般設(shè)計(jì)范圍在1.25到3.15之間;
③確定輸送機(jī)帶寬B,計(jì)算公式為:B=[Q/K×γ×V×
Cst]0.5,其中,K:裝料斷面系數(shù);Cst:輸送機(jī)傾斜系數(shù);γ:輸送物料堆積容量。計(jì)算后需要對(duì)照MT414中的帶寬標(biāo)準(zhǔn)值,如果不符合規(guī)定,需要進(jìn)行修改;
④驗(yàn)算帶寬的合格性。對(duì)于沒有經(jīng)過篩分處理的散裝物料來說帶寬應(yīng)滿足B≥2Xmax+0.2;對(duì)于經(jīng)過篩分處理的散裝物料來說帶寬應(yīng)滿足B≥3Xm+0.2。其中,Xmax:輸送物料的最大塊度;Xm:輸送物料的平均塊度;
⑤計(jì)算輸送機(jī)的實(shí)際輸送能力Qn,公式為:Qn=3600×
Amax×V×Cst,其中,Amax:最大裝料斷面面積;
⑥確定托輥型號(hào)。托輥的選型需要參考帶寬、帶速、動(dòng)靜載荷等數(shù)據(jù),計(jì)算完成之后需要對(duì)比靜載荷和動(dòng)載荷數(shù)值,以數(shù)值較大的載荷為依據(jù)選擇托輥。
設(shè)計(jì)完成后需要計(jì)算帶式輸送機(jī)的張力以及進(jìn)行強(qiáng)度校核。為了保證輸送機(jī)的正常工作,輸送帶的最小張力需要滿足兩個(gè)條件:第一是傳動(dòng)滾筒能夠傳遞足夠大的圓周力,以避免輸送帶打滑;第二是需要嚴(yán)格控制托輥之間輸送帶的下垂度,一般來說允許的垂直度在2%以內(nèi)。
1.2 無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)安裝組成
根據(jù)上述設(shè)計(jì)過程,本文設(shè)計(jì)了如圖2所示的無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng),主要包括卸載部、主驅(qū)動(dòng)部、副驅(qū)動(dòng)部、張緊裝置、卷帶裝置及機(jī)尾部,其中帶式輸送機(jī)的型號(hào)是DSJ140/300/3×630,具有可伸縮的特點(diǎn),能夠滿足工作要求。參考設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)該裝置各個(gè)部分進(jìn)行受力分析并進(jìn)行計(jì)算,得出卸載部分受力最大。
1.3 無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)利用了液壓支柱,使用液壓支柱能夠增大工作時(shí)輸送機(jī)底座的正壓力,以達(dá)到增大與地面之間摩擦阻力的目的,這樣就能夠有效避免工作過程中設(shè)備因受力發(fā)生位移。
根據(jù)帶式輸送機(jī)的受力計(jì)算結(jié)果,可以分為五組無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng),每組包括底座和液壓支柱。五組系統(tǒng)的分布情況為:4組的液壓支柱安裝在輸送機(jī)兩側(cè),兩個(gè)小油缸能夠?qū)χе较蜻M(jìn)行調(diào)節(jié),兩個(gè)大油缸能夠提供一定的支持力。工作過程中,將帶式輸送機(jī)的支架固定在無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)底座上,輸送機(jī)底座通過銷軸與液壓支柱底部連接,將液壓支柱頂部與巷道頂部固定連接在一起。這樣大油缸工作時(shí)就能夠增大安裝系統(tǒng)底座與地面的摩擦阻力,將帶式輸送機(jī)固定在地面上。如圖3所示是無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。
1.4 無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)的特點(diǎn)
無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)安裝方式有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
①液壓支柱通過無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)底座與帶式輸送機(jī)支架固聯(lián)在一起,能夠避免兩者發(fā)生相對(duì)位移;
②由于輸送機(jī)中心線與搭接硐室中心線存在著400mm的偏差,所以需要將兩側(cè)液壓支柱的高度設(shè)計(jì)為不同值以保證受力平衡,提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性;
③由于工作環(huán)境的影響,液壓支柱在工作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)、位移等情況,無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)支柱頂部設(shè)計(jì)了防滑裝置,能有效避免液壓支柱的移動(dòng);
④根據(jù)受力分析和計(jì)算結(jié)果調(diào)整液壓支柱的位置和安裝角度,使液壓支柱工作位置達(dá)到最佳;
⑤液壓系統(tǒng)具有較高的安全性,能夠通過手動(dòng)閥控制液壓系統(tǒng);
⑥在系統(tǒng)中安裝壓力表,隨時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)壓強(qiáng),出現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行維護(hù),可以保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作。
2 帶式傳送機(jī)無基礎(chǔ)安裝技術(shù)的應(yīng)用
2.1 固定帶式輸送機(jī)
由于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的安裝過程較為復(fù)雜,需要消耗大量的人力物力,使用帶式輸送機(jī)無基礎(chǔ)安裝技術(shù)省去了繪制安裝基礎(chǔ)圖紙、預(yù)埋地腳螺栓和螺帽固定等安裝環(huán)節(jié),大大簡(jiǎn)化了安裝流程、減少了成本的投入、提高了安裝效率。帶式輸送機(jī)無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)的安裝過程主要包括以下幾個(gè)部分:
①將無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)移動(dòng)至預(yù)定位置,并連接固定住輸送機(jī)支架;
②調(diào)節(jié)液壓閥使小油缸工作,控制液壓支柱的方向;
③調(diào)節(jié)液壓閥使液壓支柱頂住頂板,在調(diào)節(jié)液壓支柱的過程中需要時(shí)刻注意壓力表的示數(shù),控制油缸內(nèi)部壓強(qiáng)到達(dá)指定值。工作時(shí)如出現(xiàn)泄壓情況需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)壓,保證系統(tǒng)的正常工作。
2.2 無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)的布置
以帶式輸送機(jī)的受力情況與計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)確定無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)在機(jī)頭部的安裝位置,受力情況如下表所示:
由上表可知,卸載部所受力最大,為582kN,其次是副驅(qū)動(dòng)部,為245kN。為了最大限度使每組液壓支柱受力降到最低,在設(shè)計(jì)時(shí)將主驅(qū)動(dòng)部、卸載部與副驅(qū)動(dòng)部的座體進(jìn)行連接固定,如圖4所示。通過計(jì)算分析該整體的受力情況,最后受力結(jié)果為344.8kN,為了使無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)正常工作,選定直徑為180mm的大液壓缸活塞。計(jì)算得到系統(tǒng)受到的最大壓力使17.16MPa,符合泵站規(guī)定的15-20MPa的范圍。
對(duì)整體進(jìn)行受力分析后確定卸載部液壓支柱角度為105度,張緊裝置部液壓支柱角度為75度,除此之外其他的液壓支柱角度都是90度。
2.3 無基礎(chǔ)安裝技術(shù)在拱形巷道中的應(yīng)用
由于煤礦拱形巷道頂板不平整,在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)工作的實(shí)際環(huán)境在液壓支柱上端也設(shè)計(jì)了座體,以實(shí)現(xiàn)液壓支柱與巷道頂板的固定連接。液壓支柱上端座體主要包括上板、立板和下板,具體如圖6所示。設(shè)計(jì)時(shí),上板走向與巷道頂板走向相近,方便兩者連接;下板連接液壓支柱并與其垂直;立板與上下板連接并于兩者垂直。
液壓支柱上端座體打有直徑為30mm的盲孔,在盲孔里面安裝有長(zhǎng)度不一的圓柱體。在工作過程中,當(dāng)座體接觸到巷道頂板后,隨著液壓支柱的繼續(xù)增高,盲孔內(nèi)一部分較長(zhǎng)的圓柱體就能插入頂板,達(dá)到固定效果,避免座體發(fā)生位移,實(shí)現(xiàn)定位。液壓支柱再繼續(xù)增高,較短的圓柱體也會(huì)插入巷道頂板中,能夠避免座體沿拱形巷道向中線方向移動(dòng),大大提高了無基礎(chǔ)安裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,本文提出的煤礦拱形巷道帶式輸送機(jī)無基礎(chǔ)安裝技術(shù)能夠有效解決帶式輸送機(jī)安裝過程復(fù)雜、成本投入大的問題,提高了安裝過程中的穩(wěn)定性和安全性,通過機(jī)械化實(shí)現(xiàn)了煤礦設(shè)備的快速安裝,促進(jìn)了煤礦技術(shù)的機(jī)械化、自動(dòng)化,為相關(guān)工作提供了一個(gè)可供參考的思路。
參考文獻(xiàn):
[1]宋奕.煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2013,32(10):13-14.
[2]劉小明,張杰文.煤礦拱形巷道帶式輸送機(jī)無基礎(chǔ)安裝技術(shù)初探[J].神華科技,2018,16(06):18-20.
作者簡(jiǎn)介:
黨正偉(1974- ),男,漢族,山西忻州保德人,機(jī)電工程師,大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電公司焦家寨礦機(jī)電礦長(zhǎng)。研究方向:煤礦機(jī)電管理、煤礦機(jī)械與供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。