刮板输送机中部槽受液压支架推溜力力学分析

摘 要：在矿井工作面下刮板输送机中部槽结构受到外部环境和内部因素影响，受力状况及其复杂，文章以平面力学分析，建立力学模来研究刮板输送机中部槽受液压支架推溜力状况，研究结论为完善中部槽基础设计、中部槽与支架配套选型具有指导性。

关键词：刮板输送机；中部槽；液压支架；受力分析；推溜力

引言

刮板输送机中部槽在工作面推移过程中受煤、刮板和链条的剧烈摩擦，采煤机的运行负荷，大块煤、槽中的挤压、冲击力等复杂工况下的的受力。一方面受力来源液压支架推移杆对中部槽的推力，推力在中部槽挡板槽帮推移耳上产生应力，且由耳板向外扩散导致在挡板槽帮中部与中板结合处产生了较大应力，造成中部槽的损坏。所以对中部槽的推溜力进行平面力学分析，确定推力。合理选择相配套的液压支架推力及支架推移油缸，在液压支架推移刮板输送过程中保证中部槽使用寿命有重要意义。

1 刮板输送机中部槽结构及受力判定

1.1 中部槽结构组成

中部槽基本结构（图1）。

图1

1-齿轨座（采煤机牵引、支撑部）；2-挡板槽帮（液压支架推、拉移部）；3-中板、底板（刮板链、煤主要支撑部）；4-底板（刮板链主要支撑部）；5-铲板槽帮（上煤、采煤机滑靴支撑部）

1.2 分析中部槽受最小推溜力

由于推溜时挡板槽帮间受到挤压力的作用，因此在槽帮断面产生了较大的应力，在推溜过程中，中部槽铲板侧同时受到煤等杂质的阻碍的反作用力来平衡。为了防止中部槽飘溜，中部槽推移耳板上推移点高于支架推杆根部高度。由中部槽截面的矩形特征，在一定的推力作用下导致中部槽有改变为平行四边形的趋势，因此当推力达到中部槽会以铲板铲尖位置为支点而悬起的瞬间，中部槽挡板槽帮耳板临界受力状态下，液压支架推杆产生的最小力的数值即为中部槽悬起所需的最小推溜力大小。

2 刮板输送机中部槽受推溜力力学分析

由于中部槽在刮板链运行方向上对称性强，因此，研究中部槽受力悬浮问题可简化为断面上的二维受力分析。

通过前期分析可知，中部槽主要受重力，支持力，推溜阻力以及推溜力。当中部槽恰好可以悬浮时，可将铲板底部O点处看做一个固定铰支撑。力学模型简化示意图如图2所示。其中M点为重心位置。

图2 中部槽受力示意图

由图2可得静力学平衡方程：

其中，

根据图2所示简化模型可得：

整理后得：

即：

其中，F-为推溜力；G-为中部槽重力；b-为中部槽重心到铲板铲尖点的水平距离；L1-为推移耳板孔上下圆心的垂直距离；L2-为推移耳板孔上圆圆心到铲板铲尖点的水平距离；α-为推溜压力角（F方向与水平线间所夹锐角），a=arcsin（L1/L4）；L4-为推移起点与耳板上圆孔圆心水平距离。

选槽宽1000mm中部槽为例：重心M点与铲板底部撑铰点O的距离b=848mm（用UG分析得出），

L1=240mm L2=1495mm α=1.46° G=2100×9.8N，

需用推溜力∴F=2100×9.8×848/（241×cos1.46+1495×sin1.46）=6.25t

若将公式中的α设为零度即水平推移，则计算结果为7.24t

3 结束语

3.1 根据上述计算过程，当选1000mm中部槽时，与相配套的液压支架推移缸缸径选φ180mm、杆径φ120mm，选型ZY11000/28/63型液压支架，推出的结论能够指导合理选择相配套的液压支架推移装置。

3.2 文章通过对刮板输送机中部槽推溜力分析、计算，明确了刮板输送机中部槽受推溜力及其它主要受力的相互关系。在进行受力分析时首先确定其它参数来研究某一参数在推溜过程中的分析方法，也为持续探讨刮板输送机中部槽在推移过程中受其它力的影响具有借鉴性。

参考文献

[1]刘品强.刮板输送机中部槽的强度分析及优化[D].河北工业大学，2007.

[2]谢锡纯，李晓豁.矿山机械与设备[M]徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[3]黄万吉.矿山运输机械设计[K].东北工学院出版社，1990.

作者简介：郭建军（1985-），男，助理工程师，宁夏天地奔牛实业集团有限公司产品研究所工作，主要从事矿用刮板输送机的研发与设计工作。