錨固拉移車的穩(wěn)定性分析

李 碩

（西山煤電（集團）有限責任公司官地多種經(jīng)營分公司， 山西 太原 030000）

1 錨固拉移車組成

錨固拉移車由錨固架、拉移油缸、平板礦車、重軌構成，每輛平板礦車自帶4 根提升油缸如圖1 所示，重軌與重軌之間通過銷軸連接。錨固拉移車采用工作面用的乳化液泵站作為動力源，乳化液泵站及其他移動變電站等設備布置在錨固拉移車的平板礦車上，隨錨固拉移車一起前移。

圖1 錨固拉移車

2 主要技術參數(shù)

單車載重G≤25 t；泵站供液壓力P=31.5 MPa；提升油缸缸徑為Φ70/50 mm；支撐立柱缸徑為Φ180/160 mm；拉移油缸缸徑為Φ220/180 mm；鋼與煤的摩擦系數(shù)μ1=0.3；鋼與鋼的摩擦系數(shù)μ2=0.1；坡道角度α=7°。

3 錨固拉移車的穩(wěn)定性計算

錨固拉移車在坡道上分為爬坡、下坡和靜止3種工作狀態(tài)，分別對3 種情況進行穩(wěn)定性分析[1-2]。

3.1 錨固架的支撐力及產(chǎn)生的最大摩擦力的計算

單根立柱支撐力F1：

式中：S1為油缸底腔面積；r1為缸筒內(nèi)徑，為90 mm。代入數(shù)據(jù)計算得F1=801 kN。

所以，2 根立柱支撐力F2=2F1=1 602 kN，對頂板產(chǎn)生摩擦力F3=μ1F2=480.7 kN。

對底板產(chǎn)生摩擦力和對頂板產(chǎn)生的摩擦力相同，所以，錨固架產(chǎn)生的最大摩擦力Ff=2F3=961.4 kN。

3.2 錨固拉移車的拉移力的計算

3.2.1 錨固拉移車在最大7°爬坡時的拉移力計算（見圖2）

錨固拉移車的最大載重為250 t，自重50 t，故需要拉移的質量為300 t。

圖2 示意圖

在坡道的最小拉移力：

式中：F1為錨固拉移車載重加自重的分力，F(xiàn)1=Gsin7°；F2為錨固拉移車載重加自重的分力F2=Gcos7°。錨固拉移車載重加自重后G=3 000 kN，所以F1=366 kN，F(xiàn)2=2 978 kN。

3.2.2 油缸拉移力的計算

錨固拉移車采用2 根缸徑為Φ220/Φ180 mm 的油缸拉移所有平板礦車移動。單根拉移油缸推力：

式中：S2為油缸底腔面積，S2=37 994 mm2。代入數(shù)據(jù)計算得F5=1 196.8 kN。單根拉移油缸拉力：

式中：S3為油缸環(huán)形腔面積，S3=12 560 mm2。代入數(shù)據(jù)計算得F6=396 kN。

2 根Φ220/Φ180 mm 油缸拉力F7=792 kN，所以，安全系數(shù)

設備在爬坡時不會發(fā)生溜車現(xiàn)象，滿足設計要求。

3.3 設備下坡時設備下滑力的計算

下坡時設備下滑力F8的計算公式為：

經(jīng)計算得F8=68.2 kN。

在錨固架不支撐頂板時，錨固拉移車會下滑，錨固架支撐頂板后，由3.1 知，錨固架產(chǎn)生的最大摩擦力Ff=961.4 kN。

3.4 設備靜止在坡道上時設備的最大靜摩擦力的計算

靜止在坡道上時設備的最大靜摩擦力Ffmax的計算公式：

經(jīng)計算得Ffmax=893.4 kN＞F1。可見設備在沒有錨固架的情況下也不會溜車，滿足設計要求[3-5]。

4 結語

錨固拉移車在井下±7°的坡道上靜止、爬坡或者下坡時都可以穩(wěn)定工作，不會發(fā)生溜車現(xiàn)象。同時，錨固拉移車可實現(xiàn)邁步式自動前移，大大降低了工人的勞動強度，提高了安全性和工作效率，推進綜采面自動化、無人化管理進程，達到了國內(nèi)領先水平。