礦車清掃機的設計

[摘 要]在礦業界，煤粘附是一個非常嚴重的問題，它不僅影響生產率的提高，而且增加能耗，很大程度上限制了煤礦的生產和收益。罐籠式護車型礦車清理機，是一種清車效率高，清除率高，方便實用的礦車清理設備。

[關鍵詞]礦車 罐籠 清理

[中圖分類號]TH17 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5489(2009)09-0127-02

一、前言

1.礦車清理技術

粘濕煤粉與礦車內壁的粘附由于溫度不同可分為濕粘和凍粘兩種。產生粘附在于煤粉的含水量、溫度及煤粉與礦車內壁界面間的條件。在含水量與溫度這兩個條件難以改變的前提下，目前解決礦車粘附的途徑主要集中在改變粘濕煤粉與礦車內壁界面的狀態條件上。

2.礦車清理技術現狀

在礦山運輸中普遍存在著運輸濕性礦巖礦車結底問題，特別是地下礦更為嚴重。結底使礦車的有效容積一般減少10—13%。從而減少了出礦量，而且粘結在礦車底上的礦巖徒勞地往返運輸，增加了運輸費用。

綜合國內外目前已出現的清車技術，可歸納為兩大類，一類是研究礦車結底機理，探討減少或防止結底的技術措施;另一類是不必研究其機理，直接刨造各種理方法。目前應用和研究居多的還是機械式清車機。

二、礦車清理機設計

1.礦車底板結構的設計

礦車是礦山生產運送礦石的主要工具，但鋁土礦的礦車粘底問題一直沒有得到很好的解決。本文介紹一種改進礦車底板結構的方法，能從根本上解決礦車粘底的清理問題。設計原理如下:

車底上礦石中的細沫和礦石的表面水混合在一起，礦車在運行途中產生顛簸震動，好像澆注水泥使用震動搗實一樣，使礦車細沫緊緊地粘結在車底板的內表面，形成具有較高機械強度的粘性物。要想在車斗外面清除這些車底，必須使車底板變形，破壞車底泥料與底板之間的結合力，才能把車底清除下來。我們設想用廢舊膠帶(運輸帶)代替車斗下部的弧形鋼板，由原來的硬底板改為軟底板。橡膠是一種彈性材料，可以在外力作用下折彎變形。改造后車底板呈V字形開口向上。V形膠板外表面受拉力，內表面受壓力。當V形膠板的底部外表面受外力形成倒V字形時。其原有的內面變成倒V字形的外面，受壓變淺受拉。而外表面變成倒V字形的內面，受拉變淺受壓。對彈性材料來講，受拉表面長度大于受壓的表面長度。我們就是利用橡膠板的這種由內變外、由壓變拉、由短變長的原理設計一種礦車軟底板結構。利用橡膠的彈性變形特性破壞車底礦石細沫與膠底板之間的結合力，使車底很容易地清除下來，見圖1:

2.機架的設計

機架通過4×4條M30的螺栓與混凝土基礎相連接。機架是一鋼構件，主要由槽鋼、鋼板、礦用工字鋼等鉚焊而成.整個傳動部分由礦用小絞車、鋼絲繩、托輥、中心輪，其中鋼絲繩和托輥均安裝在機架上，以減少鋼絲繩在運動時與機架間的磨損。同時礦車旋轉到指定位置時沖擊較大。因此，要求機架的強度要可靠，必須焊接牢固。

因為這次設計的機架為非標準件，而且彎曲程度較大，不宜直接制造，所以本次設計的機架分為三段制造，并通過焊接和鉚焊組成一個整體。機架的材料主要是由Q235-A和45#鋼組成。

3.牽引部分設計

這一部分主要用于將礦車翻轉120°，使礦車口朝由右邊清理部分接觸。它主要是由牽引小絞車參考礦車清理機械化(選用無級繩絞車，型號是JW-500/33型，功率為15千瓦，牽引速度0.8米/秒)、鋼絲繩、托輥等部件組成。

4.清掃機執行機構的設計

通過對軌跡實現所需運動的分析，我們知道實現預定軌跡需要兩個運動，即滾筒繞支架鉸鏈旋轉和沿旋轉半徑方向的直線運動。平面連桿機構可以實現這一運動。

機構自由度的驗算

此機構中原動件的數目為2，由兩個桿和一個滑塊3個構件。3個旋轉副，1個移動副。其自由度驗算如下:F=3n-2pl-pH=3×3-2×3-1=2

自由度的數目和原動件的數目相同，此機構具有確定的運動。

機構的運動分析

本次設計采用實驗動態模擬分析法。礦車底部剖面為一半圓，用近似法把此半圓分成四段直線段(如圖2所示)滾筒中心距礦車底部的距離為300mm，所以滾筒中心的軌跡近似圓直徑為D2=1280-2×300=680mm，液壓缸a中活塞桿的運動為勻速運動，速度為外伸時15.78m/min，縮入時22.67m/min，伸出時間為30s，縮入時間為30s，滾筒cd段所用的時間為s₁=30×ci/2(ci+ij)=30×218.82/1088.56=5.9s。滾筒df段所用的時間為s₂=30×ij/2(ci+ij)=30×331.46/1088.56=9.1s。滾筒fg段所用的時間和df段所用的時間相等，s₃=s₂=9.1s。滾筒gh段所用的時間和cd段所用的時間相同，s₄=s₁=5.9s。則滾筒b在cd段的速度為v₁=di/t₁=344.51/5.9=58.4mm/s。滾筒b在df段的速度為v₂=131.02/9.1=14.4mm/s。滾筒b在fg段的速度和在df的速度相反，v₃=-v₂=-14.4mm/s。滾筒b在gh段的速度和cd段的速度相反，v₄=-v₁=-58.4mm/s。根據以上所得數據和液壓缸的容積V=0.0143m³可以計算出液壓缸b在各段所需要得流量，Q₁=V/t₁=0.0143/5.9=1.00242m³/s=2.42L/s。Q₂=V/t2=0.0143/9.1=0.00157m³/s=1.57L/s。Q₃=-Q2=-1.57L/s。Q₄=-Q1=-2.42L/s。

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