掘進帶式輸送機自移機尾關鍵技術研究＊

楊 平

寧夏天地西北煤機有限公司 石嘴山 753000

0 引言

掘進帶式輸送機自移機尾是在掘進后配套可伸縮帶式輸送機的關鍵設備之一，它廣泛應用于巷道掘進系統中。機尾兩側設置有軌道，可供二運轉載機行走，隨著掘進機不斷掘進前移，二運轉載機沿軌道跟隨移動，不斷調整卸料位置，從而保證掘進系統工作的連續性。本文主要針對掘進帶式輸送機自移機尾的推移、調平、調偏及液壓系統設計等關鍵技術進行探討研究。

1 傳統技術

傳統的掘進帶式輸送機自移機尾采用了多節機尾單元鉸接連接構成，每節單元設計了滑橇結構，隨著掘進系統的行進，由掘進設備或絞車牽引整個機尾至預定位置，傳統機尾自身無行動能力，它的移動、調平、調偏均需借助外在機構的輔助。

2 新型掘進帶式輸送機自移機尾

近年來，隨著掘進技術的提高，煤礦巷道掘進對機械的自動化要求日漸提高，因此，行業內涌現出了一批新型的掘進帶式輸送機自移機尾，其主要針對了傳統機尾無法自移、自動調平、自動調偏的缺陷進行了改進升級。

新型掘進帶式輸送機自移機尾采用了機電液一體化的設計理念，使其移動、調平、調偏均實現了自動化。從而降低了人員勞動強度，提高了掘進工作的效率。

3 掘進帶式輸送機自移機尾關鍵技術

目前，行業內關于掘進帶式輸送機自移機尾成套的系統化研究較少，對掘進帶式輸送機自移機尾新功能的設計研發主要依據個人經驗，而其基礎主要來源于傳統機尾和馬蒂爾自移機尾的相關理論。

3.1 自主移動

掘進帶式輸送機自移機尾移動時，會出現以下問題。

1）采用掘進設備或絞車牽引的方式拖動機尾，投入人員多，勞動強度大，設備調動頻繁，且易發生繩索破斷傷人事故。

2）拖拽移動方式阻力大，易發生設備損壞。

3）掘進巷道工況條件差，機尾移動時容易卡阻，需局部修整巷道或鋪設軌道。

基于上述原因，為改變機尾移動的狀況，有必要對掘進帶式輸送機自移機尾自移功能進行研究。

現階段掘進帶式輸送機自移機尾的自移方式主要為邁步式和履帶式。圖1 為掘進帶式輸送機自移機尾結構示意圖，主要包括：機尾部、推移機構、托輥組、軌道機構、調平機構、調偏機構、中間橫梁機構、電氣平臺、液壓系統、膠帶等。機尾移動時，伸開調平機構，使軌道機構落地，撐起中間橫梁機構，通過推移機構上的液壓缸的伸縮，完成機尾的邁步式前移。履帶式主要由兩大部分組成：剛性皮帶機機尾和履帶車。移動時，由履帶車牽引機尾前移，機尾部與中間橫梁機構連接,中間橫梁機構兩側均布連接有多組調平機構,底部均布連接有多組調偏機構,調偏機構與軌道機構連接,同時中間橫梁機構靠近機尾部一端通過推移機構與軌道機構連接,遠離機尾部的一端上側裝有電氣平臺,液壓系統通過油管與推移機構、調平機構、調偏機構液壓缸連接。

機尾部位于整個自移機尾的最末端,機尾部包括改向滾筒、機尾架、無源螺旋上清掃裝置、集煤槽等。改向滾筒、無源螺旋清掃裝置、集煤槽分別安裝在機尾架上,無源螺旋清掃裝置與改向滾筒接觸連接,集煤槽安裝無源螺旋清掃裝置的下方。

推移機構包括推移液壓缸、支座等。推移液壓缸兩端分別連接有支座,支座再分別與中間橫梁機構、軌道機構連接。

中間橫梁機構包括若干組中間橫梁、若干上托輥組、若干下托輥組,若干組中間橫梁之間串聯鉸接連接,中間橫梁上側均布安裝若干上托輥組,下側均布安裝若干下托輥組,上托輥組上安裝有防膠帶跑偏的立輥。

調平機構包括調平液壓缸、滾動部、調平由缸支座、軌道清掃裝置等。調平液壓缸支座連接在中間橫梁機構的兩側,調平液壓缸活塞桿朝下安裝在調平液壓缸支座上,活塞桿上安裝滾動部,滾邊部滾輪安裝在軌道機構上,滾動部前后安裝有軌道清掃裝置。

調偏機構包括調偏液壓缸、調偏液壓缸支座、滑枕等。調偏液壓缸支座固定連接在中間橫梁機構下面,同時與滑枕滑動連接,調偏液壓缸的缸體和活塞桿分別與滑枕和調偏液壓缸支座鉸接連接。

圖1 掘進帶式輸送機自移機尾結構示意圖

掘進帶式輸送機自移機尾的自移結構設計，主要考慮推移機構動作的流暢性，推移液壓缸推力的計算。

3.1.1 推移液壓缸推力計算

1） 機尾下行工況

式中：F空為帶式輸送機空載運行時機尾的阻力；

F尾阻為機尾沿軌道機構的滾動阻力，與巷道傾角有關；

F尾滑為機尾的下滑力，與巷道傾角有關。

2） 機尾上行工況

3.1.2 架體的強度

應用三維設計軟件對機尾的主體進行三維建模，并依據上述計算公式，引入實際受力參數，對機尾進行受力分析。圖2 為中間橫梁機構主體應力圖，根據分析結果，對中間橫梁機構主體薄弱處可以進行加強。

圖2 中間橫梁機構主體應力圖

3.2 調平

由于掘進巷道的工況條件差，機尾經常處于傾斜狀態，易造成物料灑落、膠帶跑偏等問題，故有必要為機尾增設調平功能。

掘進帶式輸送機自移機尾調平機構設置于中間橫梁機構的兩側，每節中間橫梁機構單元安裝四組調平機構。調平機構主要結構包括液壓缸、液壓缸支座等。當機尾朝一側傾斜時，通過操縱對應的控制閥，控制相應的調平機構液壓缸升降來完成機尾的調平工作。

調平液壓缸最大推力為

式中：G1為每節中間橫梁機構的自重，G2為二運轉載機的自重，G3每節中間橫梁機構承受的膠帶、托輥組自重。

3.3 調偏

機尾在跟隨掘錨機前移時，容易發生偏移，由于機尾以及二運轉載機均為重型設備，傳統的拖拽調正方式工作量大、投入的人員也較多、安全性差。故如何實現機尾的自調偏亦是一項關鍵技術。

新型的掘進帶式輸送機自移機尾設計了自調偏機構，當機尾出現跑偏或巷道拐彎時，可對機尾進行調偏操作。伸開所有調平液壓缸，軌道機構落地，操縱調偏機構上的液壓缸帶動調偏機構向要求的方向移動，再收縮所有調平液壓缸使軌道機構升起，調偏機構落地，操作調偏機構液壓缸推動整個機尾向目標方向移動。

3.4 液壓系統

掘進帶式輸送機自移機尾的動力主要依靠配套的液壓系統提供，圖3 為液壓系統原理圖，組成包括：七聯手動換向閥、煤礦井下用隔爆型三相異步電動機、推移液壓缸、調平液壓缸、調偏液壓缸以及液壓元件等。

圖3 液壓系統原理圖

4 結語

掘進帶式輸送機自移機尾解決了傳統機尾機械化、自動化程度低以及人員勞動強度大的缺陷，提高了掘進系統作業的連續性。機尾的研發試制，為巷道快速掘進系統中帶式輸送機技術方面提供了一定的科研參考價值。