連續(xù)采煤機裝運機構的設計分析

張敬輝 馬超

摘要：我國是生產(chǎn)煤炭礦產(chǎn)的大國，在世界煤炭產(chǎn)量排名上位居第一名。采煤的技術和效率對經(jīng)濟發(fā)展起到了極大的推動作用。本文針對連續(xù)采煤機中裝運機構的設計進行了一系列分析，裝運機構是連續(xù)采煤機的重要組成部分，其性能好壞直接影響整機的生產(chǎn)效率，本文主要從連續(xù)采煤機裝運機構的設計要點幾個方面展開分析，達到提升連續(xù)采煤機的工作效率和質量的目的。

關鍵詞：連續(xù)采煤機；裝運機構；設計分析

1 前言

2014全球煤炭總產(chǎn)量為82.31億噸，而我國2014年煤炭產(chǎn)量竟高達39.74億噸，幾乎達到全球煤炭總產(chǎn)量的一半。隨著我國經(jīng)濟水平不斷發(fā)展，目前均已使用新型連續(xù)式采煤機等設備進行挖掘。連續(xù)式采煤機具有投資小、收益高，便于移動，施工安全的特點，為了提高連續(xù)采煤機使用的安全性，可以通過優(yōu)化其裝運機構的設計，提升連續(xù)采煤機工作的效率和質量。

2 裝運機構的整體結構分析

2.1 連續(xù)采煤機的裝運機構

連續(xù)采煤機的裝運機構大致分為鏟板部、傳動系統(tǒng)和刮板輸送機三大部分，在連續(xù)采煤機正常工作運行時，截割機構將煤巖進行切割處理，之后進行收集工作，再通過星輪裝置進行輸送，使煤巖到達鏟板部中心位置，再通過鏈輪組件運行帶動刮板鏈旋轉，對煤巖進行最后的傳輸工作。當煤巖到達刮板輸送機末端時，使用梭車進行裝載工作，之后將煤巖從礦井內部傳送至礦井外部。鏟板部包含兩個可浮動式的油缸，可浮動式油缸通過上下浮動，控制鏟板部的上升、下降等操作，提高連續(xù)采煤機在運行時的安穩(wěn)性，防止煤炭物料由于地面不平坦，從機器上顛簸掉落到地面上，造成浪費，影響連續(xù)采煤機的工作效率。刮板輸送機能夠實現(xiàn)上下左右擺動的主要原因是刮板輸送機內部裝有可升降、擺動的油缸，能夠針對梭車停放時的不同角度進行調整，可以有效應對在卸貨時受到地形因素的限制作用。

2.2 傳動系統(tǒng)分析

包含兩臺電機和一臺減速機，電機通過四個不同的齒輪互相傳遞能量，同時帶動左右兩邊的鏈輪組件和星輪裝置。通過采用不同的電機電源接線，使得左右兩邊星輪裝置具有相反的旋轉方向，右側逆時針旋轉，而左側順時針旋轉，電機不需要進行分向旋轉，使整體操作在一次工作中完成，從而能夠有效提升傳動系統(tǒng)的工作效率，進而提升連續(xù)采煤機的工作效率。

3 鏟板部和刮板輸送機設計結構的要點

3.1 鏟板部設計結構的要點

鏟板部主要由鏟板、裝運電機、裝運減速器、星輪、鏈輪組件組成。該部件具有運轉平穩(wěn)、連續(xù)裝煤、工作可靠、故障率低等特點。裝載機構的左右減速器對稱地布置在鏟板兩側，分別由2臺37kw交流電機驅動。每臺減速器有2路輸出：一路輸出到鏟板上的星輪，帶動星輪轉動裝載煤巖等物料；一路輸出至鏈輪組件為中間輸送機的動力源。鏟板部安裝在連續(xù)采煤機的前端，通過1對銷軸鉸接于主機架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板可繞銷軸上下擺動，最大抬起量為500 mm。當機器截割煤巖時應使鏟板前端緊貼底板，以增強機器的截割穩(wěn)定性。鏟板具有浮動功能，當鏟板在鏟板油缸的浮動行程范圍內浮動時，前端遇到向上的阻力時，鏟板會在蓄能器的作用下抬高；而當前端懸空時，鏟板又會在自身重力作用下降低，直到接觸底板使底板的支撐力、油缸的支撐力與鏟板重力達到平衡。此功能使鏟板可自動適應底板的凹凸路況，實現(xiàn)沿巷道底板漂浮，而不會使鏟板鏟入采煤底板輪廓線內。

在對鏟板部進行設計時，應該注意鏟板部的上表面和下表面存在差異，截割頭臥底在橫掃時的運動軌跡，決定了鏟板本體上表面的外形；而下表面的外形受到地隙和接近角的限制，同時要求鏟尖必須與土地表面相接觸。在對左右星輪進行裝配時應當注意，兩邊星輪相應的水平轉角位置應存在角度差異，其交錯角度大約為60°，這樣設計主要是為了讓左右滑靴能夠輪流交替到達輸送機位置。在選取驅動鏈輪時，使用的是非標準化的雙節(jié)距四尺鏈輪，要求鏈輪端面的齒型能夠互相咬合，使兩個圓弧變成一條直線，通過直線鏈接兩齒的形間。而且在連續(xù)采煤機工作時有著明確的要求，即在工作運行時鏟板必須時刻與地板相貼緊，避免發(fā)生意外事故，這時就突出鏟板結構中升降油缸浮動功能的重要性。由于升降油缸的浮動功能能夠有效控制浮煤的收集工作，避免連續(xù)采煤機在上坡挖掘時底板與地面產(chǎn)生摩擦，影響連續(xù)采煤機的工作效率，而且底板長時間與地面摩擦會造成底板的磨損，長時間的磨損會損壞連續(xù)采煤機的底板，進一步影響連續(xù)采煤機的工作效率。由于連續(xù)采煤機截煤時要求鏟板始終緊貼底板，因此鏟板升降油缸還應具有浮動功能，這樣既可以很好地收集浮煤，上坡又不至于啃底板。

3.2 刮板輸送機的設計要點

刮板輸送機理論生產(chǎn)能力一定要比鏟板部理論生產(chǎn)能力大，不然就會產(chǎn)生堆料現(xiàn)象。運行刮板鏈的空腔應平穩(wěn)過渡，以避免鏈條堵塞現(xiàn)象。

張緊油缸、彈簧和從動輪組成了張緊補償裝置。輸送機擺尾時所產(chǎn)生的張緊量由該裝置進行補償，張緊油缸為單作用缸，彈簧可以快速響應，從而首先補償張緊量。如圖一所示

3.3 連采機裝運齒輪箱設計要點

連續(xù)采煤機具有裝載、運輸能力大、易壓煤的特點。因此，電力驅動是首選?？紤]到維護和通用性，第一個國內連續(xù)采煤機裝料機構采用電動傳動、裝卸聯(lián)動的形式。因此，有必要設計一種合適的單輸入雙輸出加載齒輪箱。

載運齒輪箱安裝在連續(xù)采煤機鏟板下方。空間狹小多變，傳統(tǒng)的布局已不能滿足要求。通過對進口同類齒輪箱結構特點的消化和吸收，設計了輸入輸出錐齒輪和中間行星齒輪的結構。輸出錐齒輪由兩個小錐齒輪和三個大錐齒輪驅動，大錐齒輪加載輸出，小錐齒輪運輸輸出，實現(xiàn)單輸入雙輸出。

4 連續(xù)采煤機工藝

根據(jù)運煤方式，連續(xù)采煤機的工藝系統(tǒng)可以分為兩種。其一是連續(xù)采煤機-橋式轉載機-萬向接長機-帶式輸送機；其二是連續(xù)采煤機-轉載破碎機-帶式輸送機。這兩種工藝當中，前者是連續(xù)運輸?shù)墓に囅到y(tǒng)，十分適用于薄煤層；而后者是間斷運輸?shù)墓に囅到y(tǒng)，則更加適用于中厚煤層。在掘進的過程中，連續(xù)采煤機需要和錨桿機平行作業(yè)，首先連續(xù)采煤機需要在A運輸巷落煤，再通過裝載機將煤裝入連續(xù)采煤機后部梭車之中，由梭車運入到破碎機，將大煤塊打碎，均勻地運送到B運輸巷再將其運出。在作業(yè)過程中，錨桿機需要在A運輸巷內對頂板進行支護工作，一般順序為定位、鉆眼、安裝錨桿，從而保證道路通暢。

5 結語

連續(xù)采煤機裝運結構在設計上具有精細化、復雜化等特點，是一種技術較為先進、結構優(yōu)化的裝運裝置。其設計是一個較為繁瑣的過程，可以分為鏟板部結構設計與刮板輸送機結構設計，不同部分的存在不同的工作原理以及設計方式，因此要對連續(xù)采煤機裝運機構有整體了解，并且可以左到不同機構分開設計。具體方案設計時，要充分考慮到每一個細節(jié)，這樣才能做到事半功倍的效果。

參考文獻

[1]周成軍.連續(xù)采煤機雙向截割工藝研究及其應用[J].煤炭工程，2018，50（10）：92-95.

[2]張波，張強，高順武.連續(xù)采煤機裝運機構的設計[J].煤礦機械，2015，36（02）：167-168.

（作者單位：三一重型裝備有限公司）