掘錨機與連采機直連帶式轉載機裝置的分析與應用

袁 星

（同煤集團燕子山礦， 山西 大同 037037）

引言

掘錨機和連采機是礦井施工作業中應用最為廣泛的裝備，其相關設備主要包括連續或者不連續的運輸工具、掘錨后裝置、負責其他形式巷道的掘進工具，以及進行邊角煤回采等事項的其他設備。以上這些裝備在提高掘錨機和連采機的生產效率上起到了很重要的作用。

1 單巷道掘進時掘錨機和連采機原配套方式缺點

1）在購買裝置上需要大量的資金投入。采用國產品牌或者進口品牌的價格差別很大，最低也要三四百萬以上，如果采用進口裝置會達到千萬以上[1]。

2）設備后期的維護消耗大量的資金。以上系統的后設備均會產生油耗及其他費用，而且需要定期檢查更新消耗配件，因此在工作期間每個月都會產生幾千元甚至上萬元的資金損耗。

3）大量占用人力資源。原裝置至少需要一名駕駛員，其他裝置甚至需要五人以上的駕駛員，因此產生人員的占用[2]。

4）原本的后設備的配套運輸設施較為笨重，在設備進行作業時，調度很不方便，影響設備的操作效率和質量。此外，這些裝置由于來回走動，其輪子或履帶的輾壓給后期的底面硬化及維護帶來不良影響。

5）這些裝置雖然具有能運輸大量物品的優勢，但是在一些巷道條件下并不需要。比如在具有支護設計的單巷道進行挖掘操作時，這些后裝置反而變得比較累贅[3]。

2 裝置的分析

2.1 結構組成及工作原理

該裝置如圖1 所示，直接連接機構由七個部分組成，帶式運輸機的連接基座、耳片1、耳片2、A 形連接框架、銷釘1、銷釘2、銷釘等。圖中皮帶傳送機器的連接基座連接到皮帶輸送機頭下方的鋼板，并通過耳座1，耳座2 和銷釘連接到A 框架。帶式輸送機的連接基座與耳座1 之間的銷連接用于實現繞X軸的旋轉，而耳座1 與耳座2 之間的銷連接用于實現。用于繞Y軸旋轉。銷釘連接在機架之間，并繞Z軸旋轉。A 機架在連續的鏡框或卷揚機后架的后部連接到防撞鋼梁。在這些方向上的旋轉可以對應于牽引帶的運動。機器和連續采礦機的機體或挖掘機由于地面不平而前后擺動[4]。

圖1 帶式轉載機直連裝置結構圖

2.2 結構強度與受力

該設備主要受帶式傳送機在負載下的拉力和壓力影響。其能夠裝載的皮帶輸送機的總質量大概有22 t，這也是其對設備產生的主要壓力。牽引帶轉移機的動力主要由轉移機頭克服。而且，小車在剛性框架上的滾動摩擦很小。

對這部分裝置進行受力情況分析發現其連接座、耳座1 及A 字形的連接處是受力最多的地方，這些位置是最有可能會出現變形或者甚至斷裂的情況。

2.2.1 帶式轉載機連接座的受力

對該新型的帶式轉載機的連接座的受力情況分析可知，該連接座需要承擔轉載機與其負重產生重力的1/2，剩下的一部分分擔給了剛性架機后面部分用于卸料的小車。經過有限元分析，該部分需要承受最大的應力值為41.54 MPa，遠遠小于45 號鋼材的承擔應力[5]（45 號鋼材最大屈服力為355 MPa）。

帶式轉載機的連接座的前端能產生最大位移，能達到0.144 5 mm，在這個地方的受力主要是由該帶式傳載機上重物產生的重力的反作用力。

2.2.2 耳座1 的受力

圖1 中耳座1 受力最大為10.78 MPa，位置處于耳子銷孔的內部下方，其材料采用能夠承載355 MPa 應力的45 號鋼材。此外，本耳座的最大位移距離是0.123 4 mm。

2.2.3 A 字連接架的受力

A 字連接架的底部拐角的地方受力最大，最大能達到大約301.6 MPa，所以其材料采用能夠承載355 MPa 應力的45 號鋼材。

3 裝置的應用效果

3.1 掘進效率對比

新型設備在2019 年6 月份開始進行使用，之前均使用傳統型設備，所以，隨機選取新設備使用前后的10 d 進行對比，結果如圖2 所示。

由圖2 可知，在這10 d 工作日，原配套設備平均日進尺25.03 m，新型設備為24.95 m。傳統配套設備與新型系統配套設備相比，工作的效率不相上下。

3.2 費用和人員對比

傳統型裝置與新型裝置在配套情況下的費用及人員對比如表1 所示。

由表1 可知，采用新型設備后設備購置費用顯著降低，共節省299 萬元；省去相關工作人員4 人，每個月能節省費用4 萬元；設備搬家倒面由原來的5 小班，變為4 小班；平均每月節省養護費用8.65 萬元[6]。

圖2 5 月份與8 月份進尺對比情況圖

表1 兩種不同配套方式所用的人員與費用情況比對情況表

4 結論

1）減少了不必要的資金和人員浪費，節約成本，提高了工作的安全指數。

2）大大提升了工作效率，縮減了開支，將搬家倒面時間進度提高了1/5。

3）新設備的使用極大地減少了掘進期的碾壓，使巷道的維護消耗降低，巷道質量明顯提升。