SDJ800/40型膠帶輸送機(jī)緩沖H架的改造

武龍君

SDJ800/40型膠帶輸送機(jī)緩沖H架的改造

武龍君

本文通過(guò)對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面膠帶輸送機(jī)緩沖H架受力的分析，提出了相應(yīng)的改造方案，延長(zhǎng)了緩沖H架的壽命，取得良好的使用效果。

緩沖H架；綜合機(jī)械化；掘進(jìn)工作面；承受力

0 概述

掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，掘進(jìn)中的裝備技術(shù)水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。隨著綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，不斷要求更加可靠的配套裝備水平，用以提高綜合機(jī)械化掘進(jìn)的掘進(jìn)水平，最終提高快速的單進(jìn)掘進(jìn)量。在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)工作面的轉(zhuǎn)載機(jī)輸送出的煤炭，運(yùn)落到膠帶輸送機(jī)的機(jī)尾上。使用時(shí)將轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭下的跑車架搭接在膠帶輸送機(jī)機(jī)尾的導(dǎo)軌上，并能沿其做整體運(yùn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)載機(jī)隨膠帶輸送機(jī)延伸步距作前后調(diào)整（見圖一）。緩沖馬鞍架就是安裝緩沖托輥的“H”型鋼制裝置。以下論述的就是綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面轉(zhuǎn)載機(jī)與膠帶輸送機(jī)落煤點(diǎn)處，導(dǎo)軌上安裝的緩沖H架。

圖1 轉(zhuǎn)載機(jī)與膠帶輸送機(jī)機(jī)尾安裝關(guān)系示意圖

1 緩沖H架現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

在大同煤礦集團(tuán)公司燕子山礦機(jī)掘五隊(duì)使用的是SDJ800/40型膠帶輸送機(jī)，靠工作面的膠帶輸送機(jī)機(jī)尾上安設(shè)有5組導(dǎo)軌，每組2.5 m長(zhǎng)，每組安裝緩沖H架5件，每架緩沖H架安裝三連串緩沖托輥1件；轉(zhuǎn)載機(jī)使用的是SZ800/15型轉(zhuǎn)載機(jī)，經(jīng)過(guò)降低轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭下跑車架的高度后，其與導(dǎo)軌處緩沖H架落煤點(diǎn)的距離仍然有85 cm。導(dǎo)致導(dǎo)軌處25件緩沖H架自然性、頻繁性地被砸彎變形，直至緩沖H架喪失其使用作用，從而嚴(yán)重影響了正規(guī)循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。按照使用經(jīng)驗(yàn)平均每掘進(jìn)200 m巷道，導(dǎo)軌上的25件緩沖H架基本上就不能夠再繼續(xù)使用，而且即使出井以后，經(jīng)過(guò)物理修整，它本身的抗彎剛度已遭破壞，使用壽命依然不長(zhǎng)。需要重新更換全部緩沖H架，既耗時(shí)又費(fèi)力，降低了正常綜合機(jī)械化掘進(jìn)作業(yè)效率。(見圖二)對(duì)于這種問(wèn)題，這些年雖然有些小的改進(jìn)，但只是很簡(jiǎn)單的在角鋼梁上增加補(bǔ)焊接如二寸鋼管或?30～40 mm圓鋼而已，試探性地增加緩沖H架主梁的承受力，情況仍然不好，只是短暫地延長(zhǎng)著它的使用期限。那么在綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面如何延長(zhǎng)導(dǎo)軌處緩沖H架的使用壽命，如何提高導(dǎo)軌處緩沖H架的抗彎剛度，就成了改造H架的重點(diǎn)。

圖二 改造前緩沖H架示意圖

2 緩沖H架的改造

緩沖H架是綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面機(jī)尾中重要的組成部分。緩沖H架所承受到落煤的沖擊力、承載每米皮帶重力以及緩沖托輥重力是不可避免的，但是減少緩沖H架更換的頻率，是保障安全掘進(jìn)作業(yè)、正規(guī)掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)和提高作業(yè)效率的唯一途徑。改造緩沖H架從三點(diǎn)入手，一是計(jì)算緩沖H架所承受的力；二是重新設(shè)計(jì)緩沖H架的外形尺寸和制作材料；三是保證能滿足落煤所承受的力以及其它重力。

2.1 緩沖H鞍架承受力的計(jì)算

2.1.1 轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶煤量每秒最大重力

轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶每秒煤量:

其中：v-轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶帶速,1.5 m/s；

s-轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶有效輸送面積，800帶寬取0.065 m2；

δ-煤的密度,1.41 t/m3；

通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶每秒最大煤量為0.137475 t≈0.137 t=137 kg。

2.1.2 緩沖H架瞬時(shí)所承受力的計(jì)算

轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶的煤落到膠帶輸送機(jī)皮帶上所承受的沖擊力，在掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，實(shí)際上是個(gè)動(dòng)態(tài)力，但因膠帶輸送機(jī)皮帶運(yùn)動(dòng)時(shí)落煤受到的動(dòng)態(tài)力小于膠帶輸送機(jī)靜止時(shí)落煤受到的靜態(tài)力,所以只考慮按照瞬時(shí)最大靜態(tài)力來(lái)近似模擬計(jì)算。這個(gè)運(yùn)煤過(guò)程做的是平拋運(yùn)動(dòng)：

其中：t-落煤力的作用時(shí)間；

H-落煤高度，實(shí)測(cè)0.85 m；

g-物體重力加速度9.8 m/s2；

通過(guò)計(jì)算得0.416496 s≈0.416 s。

其中：F-落煤在皮帶上的作用力,N；

m-轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶每秒最大煤量，kg；

v-落煤做平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)合速度，m/s；

t-落煤力的作用時(shí)間，s；

通過(guò)計(jì)算落煤在皮帶上的作用力約為1 430.596 N取整1 431 N；皮帶每米重力，長(zhǎng)1 m，寬0.8 m，厚度0.01 m，礦用阻燃皮帶密度1.5 t/m3，皮帶每米重0.012 t,1 kg的物體在地球上可以產(chǎn)生9.8 N的力，所以1 t可以產(chǎn)生9 800 N的力，得117.6 N；每串緩沖托輥，有3個(gè)等大的緩沖托輥，再加上連接銷子，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)重，每串自重0.008 t,得78.4 N。

緩沖H架瞬時(shí)所承受力等于轉(zhuǎn)載機(jī)皮帶的煤落到皮帶上所作用的力，加上皮帶每米的重力，再加上每串緩沖托輥重力。經(jīng)計(jì)算得1 627 N。

2.2 重新設(shè)計(jì)緩沖H架的外形尺寸和制作材料

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀察，一是通過(guò)增大緩沖H架主梁的受力截面來(lái)增加其承受力，使用8#槽鋼和10#槽鋼互合梁，充分利用好槽鋼的受力方向；二是通過(guò)增加緩沖H架受力面的面積，使用10 mm厚鋼板，以及一些配件鋼板來(lái)設(shè)計(jì)新型緩沖H架，設(shè)計(jì)并制作了新型緩沖H架(見圖三)。

圖三 改造后緩沖H架示意圖

2.3 改造后緩沖H架最大撓度的計(jì)算以及抗彎剛度的驗(yàn)算

緩沖H架由8#和10#槽鋼互合梁，槽鋼梁的跨1.3米長(zhǎng)，為簡(jiǎn)支梁，其自重為均布力,均布度為q。緩沖H架受落煤的沖擊力、每米皮帶的自重和每串緩沖托輥的自重的和為集中力F，當(dāng)落煤到緩沖H架跨度中點(diǎn)時(shí)，撓度最大。為了保證緩沖H架相對(duì)不變形，按照撓度等于跨度/1 000的要求計(jì)算，礦用碳鋼材質(zhì)的槽鋼彈性模量E為210 GPa。

2.3.1 最大撓度的計(jì)算

緩沖H架所承受的集中力F為1 627 N,由熱軋槽鋼(GB706-88)表查得8#槽鋼和10#槽鋼的慣性矩和自重分別為I=Iy8+Iy10=16.6+25.6=42.2 cm4，q=qw8+qw10= 8.046+10.007=18.053 kg/m·9.8=176.9194≈177 N/m,因緩沖H架所承受力和均布力而引起的最大撓度位于其中點(diǎn)，得:

由疊加法求得最大撓度為:

2.3.2 抗彎剛度的驗(yàn)算

緩沖H架按照要求撓度為y=l/1000=1.3/1000= 0.0013 m=0.13 cm，將最大撓度與其比較，得|y|max= 0.0914 cm＜y=0.13 cm可知滿足剛度的要求。

3 緩沖H架改造后的使用情況

對(duì)緩沖H架改造后，經(jīng)過(guò)1年多的使用時(shí)間，我隊(duì)累計(jì)掘進(jìn)巷道進(jìn)尺3 100 m，其中巖巷進(jìn)尺100 m，半煤巖巷進(jìn)尺300 m，綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面的緩沖H架從未更換，緩沖H架始終處于良好的受力狀態(tài)，節(jié)省了更換緩沖H架的時(shí)間和人工。而且制作簡(jiǎn)單，使用便捷，使用緩沖托輥由原來(lái)的75件減少至25件，降低了對(duì)緩沖托輥的消耗，減少了落煤點(diǎn)處的灑煤量，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，受到員工們的青睞，取得了良好的使用效果。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于此類問(wèn)題，轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶輸送機(jī)機(jī)尾導(dǎo)軌落差之大，而且是移動(dòng)式的落煤點(diǎn)，在這種配套關(guān)系的情況下，緩沖H架的改造都可以解決H架因受力嚴(yán)重變形的這種問(wèn)題?？傊?，在綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面，轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸?shù)侥z帶輸送機(jī)機(jī)尾的落煤點(diǎn)必須得到可靠保障，滿足較大距離可移動(dòng)式落煤點(diǎn)的沖擊力是在掘進(jìn)工作面中起者尤為重要的先導(dǎo)作用。在使用過(guò)程中，緩沖H架的改造既可以顯著提高緩沖H架的壽命，又可減少更換緩沖H架的頻率和時(shí)間，使其耐用、久用。尤其是在煤礦綜合機(jī)械化掘進(jìn)發(fā)展較為迅速的今天，對(duì)在工作面第一線如此之高的可移動(dòng)式落煤點(diǎn)，是降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度、降低員工人身安全、降低事故發(fā)生率以及減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失等方面，具有極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

[1]戴葆青,王崇革,付彥坤.材料力學(xué)教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.

Reform of SDJ800/40 belt conveyor H buffer frame

WU Long-jun

By the stress analysis on the belt conveyor H buffer frame of the comprehensive mechanized heading face,the corresponding reform scheme is put forward,it prolongs the life of the H frame buffer and make the good effect.

H buffer frame;Comprehensive mechanization;Heading face;Tolerance

TD528+.1

B

1000-4866(2016)06-0007-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.002

2016-11-12

武龍君，男，1985年出生，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司燕子山礦工作，助理工程師。