矿用自卸式单轨吊料箱的设计分析

韩 涛

（山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿，山西 长治 046200）

引言

在煤矿生产的过程中，需要从地面向井下输送大量的物料，而装卸物料的工具是矿车，在借助地轨将物料输送到工程现场，同时需要工作人员完成装卸。如不能较好地调整工作人员的装卸过程，将可能导致出现安全事故，经过调研发现人工装卸过程中安全隐患，是导致人力与工作效率低下的主要原因。因此，针对当前运输系统的需要，设计出了自卸式单轨吊料箱。该料箱选用机械的形式进行控制，这样可以对底门的打开与关合进行控制，进而能够实现半自动化卸料，能够有效地处理矿车运输卸料。在对箱底地门控制机构进行设计时，对单轨吊料箱底部能自动开门以及关门，从而可以有效地提高卸载效率，以及实现降低劳动强度。

1 单轨吊料箱整体结构的设计要求

在设计之前，可以根据井下工况以及生产需要，单轨吊料箱设计时需要满足如下几个方面的需要：

1）安全性能好。通常是指单轨吊料箱不仅可以实现机械工作，而且要能够实现本质安全。各个机构组成必须满足机械控制的需要。机械各个连接位置必须保证牢固，同时需要设置双保险固定连接形式，从而可以起到双层保护的作用。在配件结构与形状设计方面，必须满足工程需要。通常整体单轨吊料箱强度必须满足井下工况需要。对于位于悬挂位置的吊环而言，在进行卸料的过程中只需要相关工作人员操作机构即可实现机械卸载功能，从而能够有效地提高安全系数。

2）密封性好。因此在设计单轨吊料箱时，其需要往井下运输各种配件，为此必须保证吊料箱具有良好的密封性，从而能够防止出现物料泄漏的现象。假如物料箱装满后，需要将箱体包裹严实。

3）卸载方便。对于装卸而言，箱体控制结构相对简单，当处于椭圆形滑道位置时，可以对滑块以及轴进行控制，从而可以有效地控制底门张合工装状态。要想能够有效地降低劳动强度，必须有效地计算出滑道之间的间隙。滑动间隙必须保持合适的长度，从而能够顺利地卸载物料。与此同时，保证物料的完整性。

4）容积大小适中。必须保证单轨吊料容积合适，这样可以有效地保证井下工程的需要，同时需要保证单轨吊运输系统保持一定的承载能力。

经过上述分析可以看出，必须从控制机构单元、容积单元、密封性、安全性等进行分析，从而可以确定如下设计方案。

2 料箱控制机构的设计分析

在整个料箱中，控制结构是核心单元，因此在设计自动卸料箱时，将其设计成为机械时机构，其中该结构包括[1]T型滑道架、控制链、制轴、翼型控制滑块等。其中，将T型滑道以及控制轴设计成为固定形式，而控制链选用井下刮板用链子，而相应的将控住滑块设计成为翼型，如下页图1为相应的控制机构结构设计图。

图1 控制机构结构设计示意图

结构连接方面：可以借助螺栓与箱体将T型滑道架固定在一起，相应的连接形式选用螺母与销子进行固定，这样也可以起到双重保护的作用。为了能够实现自动卸料的效果，通常需要设置良好的滑动间隙。依据单轨吊料箱的宽度以及相应的高度，从而能够推算出合适的长度间隙。假如出现间隙过大，那么在卸料的过程中底门位置将会出现张口过大，从而导致物料出现急速下降的趋势，进而产生较大的冲击，最终将导致物料出现损坏的现象。假如设置的间隙过小，那么在卸料的过程中张口将会变小，从而出现卡死物料的现象，最终严重影响卸料。由此可以看出，要控制滑道间隙，这样不仅可以有效地保证卸料的顺利性，而且可以有效地保证物料的完整性。由于料箱悬挂在单轨吊运输系统上，通常情况下可以借助悬挂轨道将其输送到井下车场，由此可以看出需要借助焊姐钢筋加工的吊环，同时必须保证钢筋的强度能够承受装载料箱的重量。

3 料箱容积的设计分析

在对箱体容积规格进行设计的过程中，不仅需要保证煤矿井下物料的工作需要，而且还需要考虑单轨吊运输的承载能力。该矿单轨吊承载能力一般在25~30 t，该料箱容积为2.7 m3，相应的物料密度需要依据标准进行计算，通常总重可以达到20.6 t，因此能够满足单轨吊的承载能力，可以达到工作的需要。

4 料箱密闭性的设计分析

在对单轨吊料箱箱体进行设计的过程中，必须充分考虑水泥、沙子等细小物料的密封问题。一般可以在箱体前后门以及相应的底门位置焊接舌板，这样当箱体内装满货物时，那么舌板将包裹箱体，从而达到密封的效果。

5 料箱强度的设计分析

箱体结构包括如下两个重要单元：框架、外敷铁板单元，其中内框架选用50 mm×70 mm的方管焊接而成，而相应的框架四面用需要使用厚5 mm板敷焊，这样不仅对箱体外观起到美化的效果，而且能够保证箱体底部平整，从而可以有效地提高装卸料的效率。

6 单轨吊料箱控制机构自动卸载结构原理

自动装卸单元主要是有如下几个机构组成：T型滑道及控制轴、控制轴、翼型控制滑块。其中，可以将控制轴外形设计成为圆柱，同时需要在控制轴设置在翼型控制滑块两侧的椭圆形滑道内。将控制轴和料箱前后门固定一起之后，能够把改变翼型控制滑块以及相应的控制轴固定，这样可以有效地控制底门的张合。当处于卸载的工作状态时，可以通过向上拉紧控制量，进而能够有效地保证带动翼型控制滑块沿着T型滑块运动，最终可以开启底门。反之，关闭底门。该控制结构相对简单，加工成本也不高。同时在功能方面，其能够实现自动化的卸料，进而大大降低了工人的劳动强度，从而可以优化卸料安全系数，图2表示相应的单轨吊料箱工作示意图。

图2 单轨吊料箱工作示意图

7 关键技术点

1）T型滑道可以借助螺栓以及箱体进行固定，其连接形式可以使用螺母与销子进行固定，从而可以起到双层保护的效果。

2）起吊环必须满足高强度作业的需要，其焊接形式采用满焊。在进行卸载的过程中，仅仅需要工作人员操作控制链，从而能够极大地提高操作人员的安全性。

3）必须计算出合理的间隙，假如出现间隙过大时，将出现底门口张开过大，从而导致物料快速下落，这样物料将会产生较大的冲击力，最终导致物料与卸料场地出现损坏。当出现间隙过小时，由于底门张开较小，那么将会引起物料卡住，从而导致物料不能正常卸载，最终将需要投入更多的人力。因此需要设计合适的滑道间隙，从而可以物料顺利的卸载。

4）将控制轴以及相应的翼型控制滑块涉及的传动滑道单元设计成为椭圆形，从而可以把控制轴与料箱前后门连接在一起，由于控制轴为圆柱形，并且将翼型控制滑块的两侧设计成为两个椭圆形滑道。从整体上来看，滑动过程为圆弧形，该设计可以有效地降低摩擦。

5）在料箱前后设置有起吊环，这样在进行卸料的过程中，只需要工作人员借助控制链进行操作即可完成，从而大大提高了工作人员的安全性。

6）通常需要在底门位置设置两层板焊，这样可以有效地防止笨重物体砸坏箱体，从而保证箱体平整性。

7）设计合理的箱体容积，不仅可以有效地优化单轨吊的承载能力，而且可以满足煤矿井下对物料的运输能力。

8 结论

该系统在物料运输方面不仅可以有效地简化运输环节，而且能够降低工人的劳动强度。同时由于该系统结构简单，便于操作以及自动化程度高，从而具有在卸料环节高本质安全的特点。该系统还可以体现环保的特点，无污染、噪声小，得到了推广应用。