移設機提升力與水平力的計算

許源遠

摘 要：礦石開采是工業文明的基礎同時也是經濟發展的重要支撐。現今社會所需要的礦石量巨大，在礦石開采的過程中大量使用各種機械設備來提高礦石開采的數量和效率。在礦石開采的過程中，移置式高強度膠帶運輸機是一種在露天礦場開采中應用較多也是較為廣泛的一種設備。其能夠方便、快捷的將開采出來的礦石及時的輸送至礦車中。文章以YG-15型移置式高強度膠帶運輸機為例對移置式高強度膠帶運輸機運行時的提升力和水平力的計算進行分析闡述。

關鍵詞：移置式高強度膠帶運輸機；YG-15；提升力；水平力

前言

經濟的發展離不開礦石，在礦石的開采過程中，露天礦場是一種優良的礦場，其挖掘方便、安全性高。在露天礦場的開采過程中為了提升礦場的開采及礦石的輸送效率，移置式高強度膠帶運輸機在其中得到了較為廣泛的應用。移置式高強度膠帶運輸機是一種極為高效的連續型輸送設備，其能夠在各種復雜工況條件下進行工作，適應性極強。移置式高強度膠帶運輸機在工作的過程中主要依靠的是移置機的機頭牽引鋼軌或是滑撬的方式來實現移置式高強度膠帶運輸機的整體水平移動，移置式高強度膠帶運輸機最大的特點是無固定基礎，因此能夠適應各種復雜的地質條件。本文將以YG-15型移置式高強度膠帶運輸機為例對移置式高強度膠帶運輸機的提升力和水平力的計算進行介紹。

1 移置式高強度膠帶運輸機提升力的計算

在移置式高強度膠帶運輸機運動時，移置式高強度膠帶運輸機上的夾軌器將會夾住鋼軌，在提升移置式高強度膠帶運輸機時，移置式高強度膠帶運輸機上與鋼軌夾持緊的一側將會被提起，而另一側則仍然支撐在地面上。移置式高強度膠帶運輸機提升時的受力模型簡圖如下（圖1d）所示。在圖1中，Q為移置式高強度膠帶運輸機平置地面時鋼軌、軌枕上所承受的每米荷重，當提升移置式高強度膠帶運輸機時，將會從Q中產生一個到被抬起一側鋼軌處的荷重的荷重分量，另一軌枕接地側的荷重分量則為被命為N，通過圖1d中的計算分析可以看出q為QL1與L2的商，而N則為Q與q的差，在提升移置式高強度膠帶運輸機時提升力的計算如下：在提升時，軌道從地面上緩緩升起并逐漸彎曲，兩側的支撐點A、B的轉角θ=0；A、B兩點之間并未存在約束力矩；移置式高強度膠帶運輸機的軌道提升時并未產生較大的撓度，因此軌道沿軸向竄動（沿x一軸）的竄動量較小，因此可以將軌道上的A、B兩點假定為簡支梁（圖1b）。

對移置式高強度膠帶運輸機提升力的計算應當按簡支梁支承條件計算。如圖1b所示，軌道上部承受均布載荷q及跨距中央受有提升力P。集中載荷P在A點產生的轉角（逆時針方向的轉角為正）為：

式中，E為鋼軌彈性模數；Ix為慣性矩。

均布載荷q在A點產生的轉角為：

QqA=-■

通過撓度計算解得：

設L為移置式高強度膠帶運輸機中鋼軌的全長，當P≤2/3qL時，可以按照撓度公式計算，當P>2/3qL時應當按照簡支梁計算C點撓度，要將鋼軌全部提升時需要將提升力增加到P=qL。在提升力作用下鋼軌上的撓度可以作出圖2的曲線。

鋼軌的容許撓度：圖1c中，由FB產生的彎矩（使截面上部纖維受壓者為正）為：MFX=FBX=1/3qlx。同時，Mgx=-qx2/2，則Mx=MFX+Mgx=1/3qlx-1/3qx2。

2 移置式高強度膠帶運輸機上單根鋼軌的水平拖曳力計算

在水平力的計算時，鋼軌承受水平作用力時鋼軌的移動將承受q=f0N的摩擦力，當軌道提升時鋼軌逐漸彎曲，靜止點A、B的轉角：θ=0。A、B兩點不可能有與F力方向一致（或相反）的集中外力（摩擦力），FA=FB=0，F=qL。跟模型簡化計算對于移置式高強度膠帶運輸機的水平拖拽力按兩端固定支承的單跨梁模型來計算：F=q'L'。

3 移置式高強度膠帶運輸機拖曳鋼軌時的水平力計算

3.1 從鋼軌中部拖曳時的水平力

在計算時，假定在第一條鋼軌的C點作用提升力，并將C點吊起。吊離地面的高度為L。移置式高強度膠帶運輸機的移機牽引端被抬起，另一端著地（如圖1d）模型所示，在移置式高強度膠帶運輸機吊起后為水平移動需要施加一個水平方向的F力，鋼軌著地端在水平拖拽時與地面產生一個q'的摩擦力。移置式高強度膠帶運輸機的鋼軌在F和q'的作用下，兩條鋼軌都會產生形變，如果移置式高強度膠帶運輸機的軌枕剛度允許則無需考慮鋼軌變形對水平力的影響。如軌枕剛度不足，設鋼軌水平變形長度為L'，當水平力F增大時，L'也將隨之增大，在進行移置式高強度膠帶運輸機水平拖拽力的計算時，L'

3.2 從軌道中部拖曳時

移設機從鋼軌中部拖出一個移設步距Z之后，進行正常移道（移設機邊前進邊移道）時，Z值不變，水平力F減少一半，移動弧長l=l'/2不變，鋼軌所受彎曲應力不變。

4 結束語

移置式高強度膠帶運輸機在露天礦場中的應用較為廣泛，其可以在橫向或是扇形區域內移動，本文在分析移置式高強度膠帶運輸機水平力和提升力特點的基礎上對其建模計算方法進行了分析介紹。

參考文獻

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