DWZY3500皮带机自移机尾的设计与应用

2018-10-30张海军夏文秘焦鹏

科技与创新 2018年20期

关键词：机尾托辊皮带机

张海军，夏文秘，焦鹏

张海军，夏文秘，焦鹏

（山西煤矿机械制造股份有限公司，山西太原 030031）

针对目前煤矿高效高产的顺槽综采工作面，对DWZY3500皮带机自移机尾总体结构设计及关键部件进行了分析。

综采工作面；皮带机；机尾；运输设备

皮带机自移机尾是综采工作面运输设备之一，用来连接箱式转载机与可伸缩顺槽带式输送机，与普通的重型机尾相比，具有皮带跑偏调整、抬高、转载机推移方向校正和自行前移等优点，且与转载机互为支点快速移动，实现了工作面综合机械化采煤。目前，大部分煤矿使用的皮带机自移机尾的行程是2 700 mm，满足三刀一推的采煤工艺要求。随着采煤工艺的改进，设备的智能化、工作效率不断提高。三刀一推不能满足一个生产班的需要。DWZY3500皮带机自移机尾可满足一个生产班四刀一推的工作方式。

1 总体结构的设计与分析

DWZY3500皮带机自移机尾主要以高压乳化液为动力，以头端架、尾端架、中间基架为构件，以转载机、顺槽底板互为支点，利用滑动摩擦的原理，从而实现其调高、调偏、校直、自行前移等功能。与转载机最大摆角达±8°，满足高产高效工作面的使用要求，其适用于胶带宽度1 400 mm的带式输送机，槽宽900～1 550 mm的转载机；截深865 mm采用四刀一推的作业方式。

其主要结构由头端架、中间基架、尾端架、小车、浮动托辊组、滑靴、托辊架、推移油缸、水平油缸、抬高油缸、清扫器等组成，同时，配有液压控制系统和滚筒润滑装置，它适用于综采工作面的顺槽设备，要求带式输送机具有自行张紧胶带的功能，整体结构如图1所示。

1—头端架；2—中间基架；3—尾端架；4—小车。

2 主架体的设计与分析

2.1 尾端架

主要由尾端架体、螺旋滚筒、托带和压带滚筒、固定架、活动架、导套、滑座、滑靴、导向轮、盖板等组成。其中，螺旋滚筒安装在尾端架体的末端并用压块固定，两轴端设有调整螺栓，可调整胶带在尾部的跑偏；立缸与活动架和固定架、固定架与尾端架体、活动架与滑座、滑座与水平缸、水平缸与滑架分别通过销轴连接在一起，实现尾端架部分的调高与侧移。

通过4个立缸的调整可以适应顺槽巷道高低起伏不平的地质条件，保证转载机平稳地运行。当整机前移时，皮带机自移机尾滚筒随着一起前移，皮带张紧。同时，尾端架体又是本机实现侧移和抬高功能的后支撑体。所有滚筒通过集中注油装置分别实现注脂润滑。螺旋滚筒具有自清功能，吸附到胶带内表面的煤泥，通过外部螺旋与内部锥体的联合动作，煤泥从两侧挤出。另外，在螺旋滚筒前面还装有1块倾斜刮煤板，也可把煤泥清扫到集泥槽内，打开两端端盖刮出。

2.2 中间基架

中间基架如图2所示，中间基架主要由基架、托辊组、压板等组成，是小车的滑行轨道和转载机的主要卸料点，也是小车和转载机机头的主要支撑体。中间基架的导料槽整体粘阻燃橡胶，减少卸料时大块煤对皮带的冲击，延长皮带的寿命。中间基架与尾端架过渡位置设计2组“V”形托辊，方便皮带成型，减少对皮带的磨损。由于中间基架的受料点大致在其中点位置，所以，对中间基架的中点位置施加不同的载荷，分别用叠加法对中间基架挠度进行计算，为：

挠度值计算的结果如表1所示。

图2 中间基架

表1 挠度值计算（均布载荷）结果

载荷p跨度L/mm弹性模量E/GPa总惯性矩I/mm4中心处挠度/mm 308 3952102，079，764，3188.466 593 4 408 3952102，079，764，31811.288 791 1 608 3952102，079，764，31816.933 186 7

为了提高基架的整体钢性和承载强度，中间基架的设计采用整体箱型梁焊接结构。侧板选用优质合金钢NM360，与头端架尾端架的联结采用M30×130高强度螺栓。

头端架主要由头端架体、各种托辊组、固定架、活动架、导套、滑座、滑靴、导向轮、压板、清扫器等组成。同时，也是侧移和抬高的前支撑体。立缸与活动架和固定架、固定架与尾端架体、活动架与滑座、滑座与水平缸、水平缸与滑靴分别通过销轴连接在一起，实现了头端架部分的调高与侧移。清扫器安装在头端架前面，可以在皮带运行到机尾滚筒之前先清扫吸附到胶带内表面的煤泥。

滑靴是自移机尾侧移的滑道，考虑到自移机尾要实现同时向一个方向移动基架的前、后端，也可以在一定范围内单独移动基架的一端或同时向相反的方向移动基架的前、后端，所以，将滑靴分别设计在头端架体和尾端架体上，并通过抬高油缸、导套连接在一起。

小车主要由滑架、铰接梁、桥架等组成。小车骑在中间基架的轨道上，通过弯板限位，可沿轨道前后滑动。小车是转载机机头的支撑体，同时，也是推移油缸的支撑体。考虑到转载机机头偏重的现象，小车上与转载机连接的支座设计为偏心结构，其旋转轴始终位于转载机靠动力部侧。转载机机头通过圆柱销和卡环与小车联结，有3个方向的自由度。

浮动托辊组主要由浮动托辊架、联接梁、辊子等组成。针对顺槽底板的起伏较大或自移机尾过上下坡时，皮带机末端机架到自移机尾间高度不一定合适，造成无支撑或支撑高度不配套，导致胶带成形不好，最后出现原煤外泄的现象，因此，设计了浮动托辊组。浮动托辊组可以通过浮动油缸的伸缩来调整浮动托辊组的高低，以适应皮带机和自移机尾的高度变化。

2.3 液压驱动系统

液控系统由4个调高立缸、2个侧移水平缸、2个推移套筒缸、2个浮动（托辊）缸、1组操纵控制阀组、5个液控单向阀（背压阀）、球型截止阀、高压胶管等组成。用支架乳化液泵站作为动力源，供液压力为25～31.4 MPa。4个调高立缸进液回路（升起基架）设有液控单向阀，以保证基架在升起后维持所要求的状态，避免在自移装置的质量和转载机机头质量的作用下自行下落。侧移水平缸体与滑架用压板连接，其活动杆两端通过销轴及滑块与调高立缸相铰接，以实现基架侧向移动，进而带动转载机机头与皮带机自移机尾侧向移动。2个推移套筒缸通过并联同步方式，连接布置在小车与尾端架之间，分别通过4个φ78 mm的销轴连接，构成自移装置的拉移系统。2个浮动缸通过液控单向阀并联一起，用来调整浮动托辊的高低位置。

2.4 主要技术参数

工作介质为乳化液，泵站出口压力为31.5 MPa，其液压系统工作压力为 20 MPa，适应胶带宽度为1 400 mm；推移油缸行程为3 500 mm；一级推力为1 335 kN，一级拉力为987 kN，二级级推力为1 197 kN，二级拉力为712 kN；调高油缸行程为350 mm，推力为631 kN，拉力为385 kN；水平调整油缸行程100 mm，推力为260 kN，拉力为260 kN；浮动油缸行程为340 mm，推力为246 kN，拉力为125 kN；外形尺寸为13 000 mm，总质量45 t。