掘錨機(jī)與連采機(jī)直連帶式轉(zhuǎn)載機(jī)裝置的分析與應(yīng)用

袁 星

（同煤集團(tuán)燕子山礦， 山西 大同 037037）

引言

掘錨機(jī)和連采機(jī)是礦井施工作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的裝備，其相關(guān)設(shè)備主要包括連續(xù)或者不連續(xù)的運(yùn)輸工具、掘錨后裝置、負(fù)責(zé)其他形式巷道的掘進(jìn)工具，以及進(jìn)行邊角煤回采等事項(xiàng)的其他設(shè)備。以上這些裝備在提高掘錨機(jī)和連采機(jī)的生產(chǎn)效率上起到了很重要的作用。

1 單巷道掘進(jìn)時(shí)掘錨機(jī)和連采機(jī)原配套方式缺點(diǎn)

1）在購(gòu)買裝置上需要大量的資金投入。采用國(guó)產(chǎn)品牌或者進(jìn)口品牌的價(jià)格差別很大，最低也要三四百萬(wàn)以上，如果采用進(jìn)口裝置會(huì)達(dá)到千萬(wàn)以上[1]。

2）設(shè)備后期的維護(hù)消耗大量的資金。以上系統(tǒng)的后設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生油耗及其他費(fèi)用，而且需要定期檢查更新消耗配件，因此在工作期間每個(gè)月都會(huì)產(chǎn)生幾千元甚至上萬(wàn)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(chǎn)生人員的占用[2]。

4）原本的后設(shè)備的配套運(yùn)輸設(shè)施較為笨重，在設(shè)備進(jìn)行作業(yè)時(shí)，調(diào)度很不方便，影響設(shè)備的操作效率和質(zhì)量。此外，這些裝置由于來(lái)回走動(dòng)，其輪子或履帶的輾壓給后期的底面硬化及維護(hù)帶來(lái)不良影響。

5）這些裝置雖然具有能運(yùn)輸大量物品的優(yōu)勢(shì)，但是在一些巷道條件下并不需要。比如在具有支護(hù)設(shè)計(jì)的單巷道進(jìn)行挖掘操作時(shí)，這些后裝置反而變得比較累贅[3]。

2 裝置的分析

2.1 結(jié)構(gòu)組成及工作原理

該裝置如圖1 所示，直接連接機(jī)構(gòu)由七個(gè)部分組成，帶式運(yùn)輸機(jī)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?shù)取D中皮帶傳送機(jī)器的連接基座連接到皮帶輸送機(jī)頭下方的鋼板，并通過(guò)耳座1，耳座2 和銷釘連接到A 框架。帶式輸送機(jī)的連接基座與耳座1 之間的銷連接用于實(shí)現(xiàn)繞X軸的旋轉(zhuǎn)，而耳座1 與耳座2 之間的銷連接用于實(shí)現(xiàn)。用于繞Y軸旋轉(zhuǎn)。銷釘連接在機(jī)架之間，并繞Z軸旋轉(zhuǎn)。A 機(jī)架在連續(xù)的鏡框或卷?yè)P(yáng)機(jī)后架的后部連接到防撞鋼梁。在這些方向上的旋轉(zhuǎn)可以對(duì)應(yīng)于牽引帶的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器和連續(xù)采礦機(jī)的機(jī)體或挖掘機(jī)由于地面不平而前后擺動(dòng)[4]。

圖1 帶式轉(zhuǎn)載機(jī)直連裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與受力

該設(shè)備主要受帶式傳送機(jī)在負(fù)載下的拉力和壓力影響。其能夠裝載的皮帶輸送機(jī)的總質(zhì)量大概有22 t，這也是其對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的主要壓力。牽引帶轉(zhuǎn)移機(jī)的動(dòng)力主要由轉(zhuǎn)移機(jī)頭克服。而且，小車在剛性框架上的滾動(dòng)摩擦很小。

對(duì)這部分裝置進(jìn)行受力情況分析發(fā)現(xiàn)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(huì)出現(xiàn)變形或者甚至斷裂的情況。

2.2.1 帶式轉(zhuǎn)載機(jī)連接座的受力

對(duì)該新型的帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的連接座的受力情況分析可知，該連接座需要承擔(dān)轉(zhuǎn)載機(jī)與其負(fù)重產(chǎn)生重力的1/2，剩下的一部分分擔(dān)給了剛性架機(jī)后面部分用于卸料的小車。經(jīng)過(guò)有限元分析，該部分需要承受最大的應(yīng)力值為41.54 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于45 號(hào)鋼材的承擔(dān)應(yīng)力[5]（45 號(hào)鋼材最大屈服力為355 MPa）。

帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的連接座的前端能產(chǎn)生最大位移，能達(dá)到0.144 5 mm，在這個(gè)地方的受力主要是由該帶式傳載機(jī)上重物產(chǎn)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(nèi)部下方，其材料采用能夠承載355 MPa 應(yīng)力的45 號(hào)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(dá)到大約301.6 MPa，所以其材料采用能夠承載355 MPa 應(yīng)力的45 號(hào)鋼材。

3 裝置的應(yīng)用效果

3.1 掘進(jìn)效率對(duì)比

新型設(shè)備在2019 年6 月份開(kāi)始進(jìn)行使用，之前均使用傳統(tǒng)型設(shè)備，所以，隨機(jī)選取新設(shè)備使用前后的10 d 進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2 所示。

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

3.2 費(fèi)用和人員對(duì)比

傳統(tǒng)型裝置與新型裝置在配套情況下的費(fèi)用及人員對(duì)比如表1 所示。

由表1 可知，采用新型設(shè)備后設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用顯著降低，共節(jié)省299 萬(wàn)元；省去相關(guān)工作人員4 人，每個(gè)月能節(jié)省費(fèi)用4 萬(wàn)元；設(shè)備搬家倒面由原來(lái)的5 小班，變?yōu)? 小班；平均每月節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用8.65 萬(wàn)元[6]。

圖2 5 月份與8 月份進(jìn)尺對(duì)比情況圖

表1 兩種不同配套方式所用的人員與費(fèi)用情況比對(duì)情況表

4 結(jié)論

1）減少了不必要的資金和人員浪費(fèi)，節(jié)約成本，提高了工作的安全指數(shù)。

2）大大提升了工作效率，縮減了開(kāi)支，將搬家倒面時(shí)間進(jìn)度提高了1/5。

3）新設(shè)備的使用極大地減少了掘進(jìn)期的碾壓，使巷道的維護(hù)消耗降低，巷道質(zhì)量明顯提升。