礦車車廂支座優(yōu)化

高儉

(新疆喀拉通克礦業(yè)有限責(zé)任公司 富蘊(yùn)836100)

1 前言

礦車作為采礦車間最主要的礦石運(yùn)輸和卸載工具，其使用狀況的好壞，直接關(guān)系著采礦車間生產(chǎn)任務(wù)的完成。礦車的故障率就要求保持在一個(gè)較低的水平。而綜合分析礦車的故障情況，其中發(fā)生概率較大且影響巨大的礦車故障就是礦車車廂與車架脫落。我礦在2013 年6 月至2014 年6 月期間，礦車車廂脫落次數(shù)的統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1

經(jīng)過對(duì)礦車車廂與車架脫落的現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)查取樣和分析，很明顯的發(fā)現(xiàn)：發(fā)生脫落情況的礦車中，礦車的車廂與車架已經(jīng)完全脫離開來。發(fā)生礦車車廂脫落事故后，為盡快恢復(fù)生產(chǎn)，維修人員必須把格篩上和車廂內(nèi)的礦石全部清理干凈，然后處理發(fā)生脫落的礦車，這樣礦石運(yùn)輸才能恢復(fù)正常。每發(fā)生一起礦車脫落事故，從開始檢修至恢復(fù)正常生產(chǎn)，整個(gè)過程至少要花費(fèi)4 h以上的時(shí)間。礦車脫落事故對(duì)采礦車間的礦石的連續(xù)輸送產(chǎn)生的影響非常大，該故障需亟待解決。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

⑴我礦礦車車廂支座與車廂橫梁采用鉚接的連接方式，而不是采用直接與車架連接的方式，這樣就造成礦車在卸礦時(shí)原本車廂對(duì)車架的壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變成了對(duì)車廂橫梁的拉應(yīng)力。車廂受力分析見圖1，卸礦時(shí)車廂支座的受力方式為杠桿原理的受力方式，F(xiàn)為礦石和車廂重量施加在車廂支座上的動(dòng)力臂，F(xiàn)1是車架施加在車廂橫梁上的阻力臂，F(xiàn)2為F1的反作用力。礦車車廂脫落就是由于F1導(dǎo)致的。

圖1 車廂受力分析圖

⑵車廂橫梁是由12#槽鋼焊接在車架上制作而成的，由于槽鋼壁較薄，再加上井下潮濕的堿性水質(zhì)對(duì)焊縫的腐蝕影響，導(dǎo)致橫梁承受的拉力就十分有限，進(jìn)而容易導(dǎo)致車廂橫梁的斷裂。

⑶礦車在滿載礦石的時(shí)候重量可以達(dá)到4 t 以上，這樣在礦車卸載礦石時(shí)施加在車廂支座上的力很大，如果制作結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，強(qiáng)度不足，就極容易導(dǎo)致脫落事故的發(fā)生。

3 原因分析

經(jīng)過對(duì)以上情況的分析，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致車廂脫落的最主要原因是，卸礦時(shí)礦石和車廂對(duì)橫梁的壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?duì)橫梁的拉應(yīng)力，這樣由于應(yīng)力的變化，就增加了礦車在卸載礦石時(shí)傾翻的概率。因此，決定通過改變卸礦時(shí)車廂支座的受力方式來解決此種問題，即消除卸礦時(shí)車廂橫梁受到的拉應(yīng)力，這樣就可以避免車廂橫梁遭到拉力破壞而發(fā)生傾翻事故。

4 措施及實(shí)施

⑴根據(jù)橫梁受力分析，結(jié)合礦車的承載能力，單獨(dú)設(shè)計(jì)了一種車廂支座。該種車廂支座安裝后，可以與車廂橫梁分隔開來，這樣就可以獨(dú)自承受卸礦壓力。

圖2 車廂支座設(shè)計(jì)圖

圖3 重新設(shè)計(jì)制作的車廂支座

⑵將加工好的車廂支座對(duì)應(yīng)的焊接在車架上。（我礦原有的礦車有4 個(gè)車廂支座和4 個(gè)車廂橫梁，因此在對(duì)應(yīng)的礦車車架上的4個(gè)位置將其焊接固定，圖中車廂支座與橫梁不是一個(gè)整體，橫梁與支座沒有直接焊接連接）。

圖4 制作中車廂支座

⑶制作完成后的礦車結(jié)構(gòu)實(shí)物圖。

圖5 改造后的礦車結(jié)構(gòu)局部圖

圖6 改造后的礦車結(jié)構(gòu)總體圖

5 使用效果

改造后經(jīng)受力分析，把改造前的杠桿原理受力方式轉(zhuǎn)變成了作用力與反作用力的受力方式，從而達(dá)到了消除橫梁受力的目的。

圖7 改造前受力分析圖

圖8 改造后受力分析圖

截止至2014 年10 月，采礦車間已經(jīng)完成了80輛礦車車廂支座的更換工作。采礦車間共有170 輛礦車，從第一輛礦車改造完成后到現(xiàn)在，使用效果十分明顯。

6 經(jīng)濟(jì)效益

礦車車廂脫離1次，影響采礦車間出礦的時(shí)間至少為4 h左右。車廂脫落如果發(fā)生在晚上，影響的時(shí)間就可能是8～12 h的時(shí)間。

⑴出礦量：車廂脫離1次，影響采礦車間出礦的時(shí)間至少為4 h左右。采礦車間平均出礦83.3 t/h（按2 000 t/d的出礦量計(jì)算得出）：

每月可多出礦：83.3×4×1.5=499.8 t一年可多出礦：499.8×12=5 997.6 t

⑵改造成本：加工礦車車廂支座的成本品均為190 元/個(gè)，制做一個(gè)車廂橫梁的費(fèi)用為220 元/個(gè)；全部更換后可節(jié)省費(fèi)用：170×4×（220-190）=20 400元。

推廣前景：采礦車間目前共有礦車數(shù)量為170輛，從改造的80輛礦車的使用情況來看，效果十分顯著，礦車故障率大大降低。因此車間決定將其余的90輛礦車全部改造完成。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）.化學(xué)工業(yè)出版社，2008,4.

［2］中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)—材料的焊接.機(jī)械工業(yè)出版社，2010,2.

［3］王洪.工程力學(xué).清華大學(xué)出版社，2009,5.