煤矿伸缩带式输送机自移机尾设计

2020-11-28

中国新技术新产品 2020年4期

（唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司，河北唐山 063100）

伸缩式皮带输送机的自动移动尾部，适用于刮板进料器与采煤表面运输通道中伸缩式皮带输送机之间的连接。其能够自动移动，具有进行伸缩式皮带输送机尾部输送机调整和刮板机头高度调整等功能，可以确保皮带输送机平稳运输和重新传输，是实现高产量和高效率的首选设备之一。

1 带式输送机

随着现代社会的发展，中国的工业化进程正在加速，对各种矿产资源的需求也在增加。矿带输送机是煤矿生产中的重要设备，其主要功能是在矿井中输送物料。由于地下环境复杂、恶劣，皮带输送机容易发生故障和损坏，因此必须对设计进行改进，以确保皮带输送机的长期、稳定和安全的运行[1]。

当前，采矿带式输送机的输送带主要由柔性材料制成，例如钢丝绳芯和织物芯。钢丝绳芯是具有良好的柔韧性、伸长率小和纵向拉伸强度高的细钢丝。织物层的芯是最常用的编织芯，其次是层压织物芯，整个织物芯具有高柔韧性和强度的优点。但伸长率过大容易失控。经过长时间的操作后，由钢丝绳芯制成的传送带会在一定程度上磨损，从而使钢丝绳芯暴露在空气中的水蒸气和氧气下，进而影响输送带的使用安全。优化和改进矿带输送机的输送带设计，可以选择整个核心皮带，此时要比钢丝绳芯具有更好的强度、韧性、耐磨性和抗疲劳性。

2 存在问题及原因分析

2.1 存在的问题

根据工作实际来分析，伸缩带式输送机运行过程中的主要有4 个问题。1）端架螺旋滚筒末端的排烟罩很容易损坏，易捕煤，拆卸不便，如果固定不好，会损坏滚筒。2）头端框架压板中的皮带容易变形。 3）由于清洁器体积大而笨重，使用不便，皮带容易划伤。 4）浮动惰轮组的结构不合理，皮带容易划伤，惰轮容易损坏。

2.2 产生的原因

产生上述问题的原因有4 个。1）螺旋滚筒的收煤机罩内没有足够的空间，很容易阻塞煤流，损坏收煤机罩。需要增加足够的空间，同时加强回煤板的强度。2）由于自动驱动装置的末端框架与浮动辊组之间的皮带未设计有压力板，可能会导致皮带脱离头部框架的压力板。3）清洁器的质量和体积很重，皮带很容易刮擦。需要重新设计清洁器并简化安装。4）现有的浮动惰轮框架为一体结构。由于整体结构是垂直状态，下部惰轮框架中没有空间。长时间使用后，下部托辊有煤残留，影响托辊运行，甚至造成皮带划伤。另外，当支撑辊架变形时，必须拆除并更换整个支撑辊架，从而增加了工人的劳动强度，影响了工作效率。

3 自移机尾设计方案列举

3.1 总体方案

在国内，移动自走式机器尾部的主要有3 种类型，即履带、棘轮和双液压缸（是双向液压缸，还是双杆液压缸？它的优点是什么？履带、棘轮下面都有说明。履带式的牵引导板可以灵活移动，但是结构复杂，故障率高。棘轮式的安全性低，使用寿命短。自动移动的尾部和槽桥装载机支持双液压缸类型。无需外部辅助设备，整个结构即可独立运行，结构简单，安全可靠。目前，中国大多数大功率、高效率的全机械化工作面都采用双液压缸式自动移动机构。基于此，该文根据道路设备的布局要求和道路地板的状况，煤层的地面压力以及装载机的运输情况，确定前后机架的支撑、水平运动和向前运动。根据平台的要求和皮带的弯曲角度，确定自动螺旋桨尾部的总长度为13 650 mm。根据胶带的宽度，确定自动螺旋桨尾部的总宽度为2 950 mm。铰链框架和地面的高度确定为1 280 mm。

伸缩式皮带输送机自动机尾适用于皮带宽度为1 600 mm的皮带输送机、槽型宽度为1 000 mm~1 300 mm 的槽式桥式输送机、剪切深度≤1 000 mm 的采煤机，应用三刀一推的操作的模式时，应具有在皮带输送机上的胶带的自动张紧功能，当工作表面向前移动一级时，皮带输送机应自动张紧胶带。当手推车向前移动到极限位置时，自走式机器的尾部必须使用刮板装载机作为支撑向前移动。

3.2 前后机架的结构设计

伸缩式皮带输送机自走式尾翼的前后机架是确保自走式尾翼各种功能（例如高度调节，踏步和横向移动）的主要组件。煤矿沿隧道的支护设备的合理布置能够确定伸缩式皮带输送机高度调节和侧向运动功能的一些参数，同时是其主要部件可靠性前提保障。由于隧道地面高度不均匀，皮带输送机和装载机很难正常运行，因此需要抬高自动移动机主机架的一个或几个角以使其平整。根据上述情况，考虑到刮板给料器的最大高度以及自移动机器末端与隧道沿通道高度的最大变化，将液压缸的行程调高为300 mm，推力确定为1 608 kN。在结构设计中，校平液压缸筒与前后框架之间设有导套，以提高其应力和校平液压缸的可靠性。受不均匀阻力的影响，自走式机器的机尾通常会在自走式机器的机尾向前运动期间移动，这会使胶带变形并导致漏煤。因此，自推进器的尾部需要具有侧移调节功能，以提高侧移的灵活性和可靠性[2-3]。自行式飞机的尾部以橇为履带，通过高度调节和侧向移动液压缸的调整伸缩，实现了自行式汽车尾部的逐步侧向移动，以达到偏差调节的目的。为了减小缸径，根据狭缝装置的布置，自推进器尾部的最小宽度和横向运动需求，在自推进器尾部的滑轨和前后齿条之间安装了2 个侧移液压缸。测得的侧移液压缸的强度和冲程分别为200 mm 和245 kN。

3.3 压板和清扫器改进

加大头端框架和浮动滚子组之间的皮带长度，浮动滚子组的皮带能够提前进入压板，以防止出现偏差。清洁器最初得到了改进，质量明显提升，并且易于安装和使用。经过优化和改进的压板和吸尘器，有效地解决了头端框架压板挠曲和吸尘器过度使用的问题。

浮动托辊组的风扇由于恶劣的工作条件，加上高频使用，风扇会被扭曲和破坏，甚至会受煤炭流动的影响而腐蚀，由于井下工作的限制，很难检查或修复。为了解决该问题，设计了一个可拆卸的移动担架平台，既延长了设备寿命，又减少了工人的劳动强度。

3.4 主机架设计

主机架是自行式机器后机翼的主杆轴承部分，是手推车和装载机头的主要支撑。根据主机架的功能和受力特性，为了提高轴承强度和整体刚度，优化结构设计，主机架采用一体式箱形梁焊接结构，并规划合理的箱形横截面面积。具体措施如下。使用设计软件根据整个支撑集来设置主机的结构模型。由于负载通常是对称的，因此主机确定为对称的结构模型。考虑到结构的整体应力和焊接要求，将主梁的材料和连接凸耳预先选择为WH70（高强板），其余的结构部件则从优质的低合金结构钢Q345 中选择。首先，确定每个桥段和煤的中心鼻梁和重力，然后确定驾驶室和主机的结构尺寸以及在主机轨道上来回移动的能力。作为材料力学的一项特性，对行人车辆和大型机进行了机械分析，以确定大型机主梁的危险部分的位置和滑动机架的位置。通过对手推车位置和力的分析，计算出手推轮对主梁力的位置和大小，考虑到装载机传动装置产生的动载荷，模拟载荷为作用力的1.5 倍。应用程序。该模型被网格化并进行后处理，以基于载荷和约束模式仿真获得框架的应力和位移图[4]。

3.5 自动变速箱设计

自动变速箱的末端使用工作面乳液泵站作为动力源（额定压力为31.5 MPa），系统配有减压阀。工作压力一般应为20 MPa。液压缸推动机器平稳、安全、准确、快速的前进、横向水平运动。液压致动系统由4 个水平缸中的2个二位双向阀控制，2 个换档缸，2 对侧移缸和4 个水平液压缸吸液回路均配置液压控制止回阀。确保机架保持在正常状态，以免机架在压力下掉落。

3.6 新型智能化自移机尾

新型智能型自动尾部结构设计是基于目前的通用皮带式自移尾部，通过手动调节来调节尾部的偏斜和前进问题，从而大大减少了工作准备时间，减轻了操作人员的工作量。智能带式输送机的尾部主要由尾架，中架、小车、头架、浮辊架、自动监控系统等组成。

为了提高灵敏度，在自动尾部结构各位安装传感器，具体安装位置如下。

在螺口瓶附近和腰部入口两侧的头部侧面安装了一个变速传感器，该传感器安装在距头部侧面70 mm~80 mm处，用以探测其运行速度。

在自动装置的前，后，左，右四个位置安装偏差传感器，采用“U”形结构，当皮带穿过“U”形槽时，皮带的4 个角可以穿过偏差传感器获取偏移量。气缸传感器传感器探头安装在油缸的底部，用于测量气缸平行部分的气缸运动，并通过传感器和由传感器组成的电磁线圈的位置进行检测，活塞的内部设计为中空，传感器磁环安装在活塞的底部，以便于探头在活塞内部的移动，使环形探头到达垂直圆柱的行程[5-6]。