錨固拉移車的穩(wěn)定性分析

李 碩

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司官地多種經(jīng)營分公司， 山西 太原 030000）

1 錨固拉移車組成

錨固拉移車由錨固架、拉移油缸、平板礦車、重軌構(gòu)成，每輛平板礦車自帶4 根提升油缸如圖1 所示，重軌與重軌之間通過銷軸連接。錨固拉移車采用工作面用的乳化液泵站作為動(dòng)力源，乳化液泵站及其他移動(dòng)變電站等設(shè)備布置在錨固拉移車的平板礦車上，隨錨固拉移車一起前移。

圖1 錨固拉移車

2 主要技術(shù)參數(shù)

單車載重G≤25 t；泵站供液壓力P=31.5 MPa；提升油缸缸徑為Φ70/50 mm；支撐立柱缸徑為Φ180/160 mm；拉移油缸缸徑為Φ220/180 mm；鋼與煤的摩擦系數(shù)μ1=0.3；鋼與鋼的摩擦系數(shù)μ2=0.1；坡道角度α=7°。

3 錨固拉移車的穩(wěn)定性計(jì)算

錨固拉移車在坡道上分為爬坡、下坡和靜止3種工作狀態(tài)，分別對3 種情況進(jìn)行穩(wěn)定性分析[1-2]。

3.1 錨固架的支撐力及產(chǎn)生的最大摩擦力的計(jì)算

單根立柱支撐力F1：

式中：S1為油缸底腔面積；r1為缸筒內(nèi)徑，為90 mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得F1=801 kN。

所以，2 根立柱支撐力F2=2F1=1 602 kN，對頂板產(chǎn)生摩擦力F3=μ1F2=480.7 kN。

對底板產(chǎn)生摩擦力和對頂板產(chǎn)生的摩擦力相同，所以，錨固架產(chǎn)生的最大摩擦力Ff=2F3=961.4 kN。

3.2 錨固拉移車的拉移力的計(jì)算

3.2.1 錨固拉移車在最大7°爬坡時(shí)的拉移力計(jì)算（見圖2）

錨固拉移車的最大載重為250 t，自重50 t，故需要拉移的質(zhì)量為300 t。

圖2 示意圖

在坡道的最小拉移力：

式中：F1為錨固拉移車載重加自重的分力，F(xiàn)1=Gsin7°；F2為錨固拉移車載重加自重的分力F2=Gcos7°。錨固拉移車載重加自重后G=3 000 kN，所以F1=366 kN，F(xiàn)2=2 978 kN。

3.2.2 油缸拉移力的計(jì)算

錨固拉移車采用2 根缸徑為Φ220/Φ180 mm 的油缸拉移所有平板礦車移動(dòng)。單根拉移油缸推力：

式中：S2為油缸底腔面積，S2=37 994 mm2。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得F5=1 196.8 kN。單根拉移油缸拉力：

式中：S3為油缸環(huán)形腔面積，S3=12 560 mm2。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得F6=396 kN。

2 根Φ220/Φ180 mm 油缸拉力F7=792 kN，所以，安全系數(shù)

設(shè)備在爬坡時(shí)不會發(fā)生溜車現(xiàn)象，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 設(shè)備下坡時(shí)設(shè)備下滑力的計(jì)算

下坡時(shí)設(shè)備下滑力F8的計(jì)算公式為：

經(jīng)計(jì)算得F8=68.2 kN。

在錨固架不支撐頂板時(shí)，錨固拉移車會下滑，錨固架支撐頂板后，由3.1 知，錨固架產(chǎn)生的最大摩擦力Ff=961.4 kN。

3.4 設(shè)備靜止在坡道上時(shí)設(shè)備的最大靜摩擦力的計(jì)算

靜止在坡道上時(shí)設(shè)備的最大靜摩擦力Ffmax的計(jì)算公式：

經(jīng)計(jì)算得Ffmax=893.4 kN＞F1。可見設(shè)備在沒有錨固架的情況下也不會溜車，滿足設(shè)計(jì)要求[3-5]。

4 結(jié)語

錨固拉移車在井下±7°的坡道上靜止、爬坡或者下坡時(shí)都可以穩(wěn)定工作，不會發(fā)生溜車現(xiàn)象。同時(shí)，錨固拉移車可實(shí)現(xiàn)邁步式自動(dòng)前移，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全性和工作效率，推進(jìn)綜采面自動(dòng)化、無人化管理進(jìn)程，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。