年產(chǎn)千萬噸級(jí)綜采工作面順槽用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算

王志國(guó)

摘 要：SZZ1350/525順槽用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)是采煤工作面運(yùn)輸系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)載運(yùn)輸設(shè)備，其主要功能是把刮板輸送機(jī)拉出的煤抬高轉(zhuǎn)移到帶式輸送機(jī)上。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的要求，對(duì)該轉(zhuǎn)載機(jī)的輸送能力、電動(dòng)機(jī)功率和鏈條強(qiáng)度進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；順槽用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)；短刮板輸送機(jī)；安全生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TD421.7+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）17-0057-02

順槽用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)是采煤工作面運(yùn)輸系統(tǒng)中一種結(jié)構(gòu)特殊的短刮板輸送機(jī)，主要由機(jī)頭、傳動(dòng)裝置、鏈輪組件、架橋槽、凸槽、特殊架橋槽、鉸接槽、調(diào)節(jié)槽和機(jī)尾等零部件組成。轉(zhuǎn)載機(jī)通過傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳送給鏈輪組件，從而驅(qū)動(dòng)封閉的刮板鏈循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸物料的功能。轉(zhuǎn)載機(jī)安置在采煤工作面的下順槽中，將工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)到的煤炭，通過轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)身的水平段、爬坡段提升至懸跨在可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)尾上方的機(jī)頭部卸載。

根據(jù)西山煤電晉興能源公司斜溝礦18105年產(chǎn)千萬噸級(jí)綜采工作面的有關(guān)條件，分析和計(jì)算了SZZ1350/525順槽用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)。傳動(dòng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—鏈輪組件；2—刮板鏈；3—行星減速器；4—限矩器；5—電機(jī)

圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)

1 基本參數(shù)的選定和計(jì)算

1.1 基本參數(shù)

18105綜采工作面煤層厚度為2.23～8.34 m，平均厚度為4.87 m，是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、層位穩(wěn)定的可采煤層，是勘探區(qū)內(nèi)主要的可采煤層之一。

工作面走向長(zhǎng)度為5 900～6 200 m，起伏角度≤5°，一般為1°～3°，試采工作面巷中至巷中斜長(zhǎng)為306.7 m，工作面的傾角平均為10°。

1.2 轉(zhuǎn)載機(jī)選型

主要根據(jù)“喇叭口”煤流系統(tǒng)中轉(zhuǎn)載機(jī)的輸送能力應(yīng)不小于刮板輸送機(jī)輸送能力的要求，對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行選型。

工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力的選擇原則是：保證采機(jī)采落的煤能被全部運(yùn)出，并有一定的備用能力。

工作面采煤機(jī)的工作方式為“三八制”，每班工作8 h，兩班產(chǎn)煤、一班檢修。具體計(jì)算公式如下：

Qh=f×Q/（D×N×t×K）. （1）

式（1）中：Qh——采煤機(jī)小時(shí)最小生產(chǎn)能力，t/h；

f——能力富裕系數(shù)；

Q——要求的工作面年產(chǎn)量，t；

D——年生產(chǎn)天數(shù)，d；

N——日作業(yè)班數(shù)；

t——每班作業(yè)時(shí)間，h；

K——開機(jī)率。

按能力富裕系數(shù)為1.4、要求的工作面年產(chǎn)量為1×107 t、年生產(chǎn)天數(shù)330 d、日作業(yè)班數(shù)為2、每班作業(yè)時(shí)間為8 h和開機(jī)率為80%來計(jì)算，則采煤機(jī)的小時(shí)最小生產(chǎn)能力為：1.4×107/（330×2×8×0.8）=3 315 t/h。

因此，工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)滿足：

Qc=Kc×Qh. （2）

式（2）中：Qc——刮板輸送機(jī)應(yīng)具有的運(yùn)輸能力，t/h；

Kc——運(yùn)輸機(jī)載荷不均衡系數(shù)；

Qh——采煤機(jī)平均落煤能力，t/h。

按運(yùn)輸機(jī)載荷不平均系數(shù)為1.1、采煤機(jī)平均落煤能力為3 315 t/h計(jì)算，則刮板輸送機(jī)應(yīng)具有的運(yùn)輸能力為：1.1×3 155=3 647 t/h。

因此，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)≥3 700 t/h。由于轉(zhuǎn)載機(jī)輸送能力應(yīng)大于刮板輸送機(jī)的輸送能力，所以，SZZ1350/525順槽用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力為4 000 t/h。

1.3 SZZ1350/525橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)參數(shù)

SZZ1350/525橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為40 m，輸送能力為4 000 t/h，裝機(jī)功率為525 kW，刮板鏈速為1.78 m/s，傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)+限矩器+行星減速器。

1.4 運(yùn)行功率和鏈條安全系數(shù)的校核

刮板鏈單位長(zhǎng)重量為222.9 kg/m，在輸送量為4 000 t/h的情況下，轉(zhuǎn)載機(jī)的貨載重量為624 kg/m。取鏈條在溜槽中的移動(dòng)阻力系數(shù)為0.35，鏈條在彎曲段上的移動(dòng)阻力系數(shù)為0.4，煤在溜槽中的移動(dòng)阻力系數(shù)為0.41，整機(jī)安裝角度為0°，機(jī)身爬坡角度α為8°。具體如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)載機(jī)張力點(diǎn)的分布

1.4.1 計(jì)算鏈條張力

（為了保證鏈條和鏈輪正常嚙合，平穩(wěn)運(yùn)行，取最小張力點(diǎn)S1=5 kN）

S2=S1+q0gL1（f1cosβ-sinβ）=11.24 kN

S2′=S2exp（uαπ/180）=11.89 kN

S3=S2′+q0gL2[f1cos（α+β）-sin（α+β）]=17.90 kN

S3′=S3exp（uαπ/180）=18.93 kN

S4=S3′+q0gL3（f1cosβ-sinβ）=33.75 kN

S5=S4exp（uαπ/180）=35.69 kN

S6=S5+（qw1+q0 f1）L3gcosβ+（q+q0）L3gsinβ=99.12 kN

S6′=S6exp（uαπ/180）=104.8 kN

S7=S6′+（qw1+q0 f1）L2gcos（α+β）+（q+q0）L2gsin（α+β）=163.1 kN

S7′=S7exp（uαπ/180）=172.46 kN

S8=S7′+（qw1+q0 f1）L1gcosβ+（q+q0）L1gsinβ=199.17 kN

則轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行所需要的功率為：