礦用自卸式單軌吊料箱的設計分析

韓 濤

（山西潞安環保能源開發股份有限公司五陽煤礦，山西 長治 046200）

引言

在煤礦生產的過程中，需要從地面向井下輸送大量的物料，而裝卸物料的工具是礦車，在借助地軌將物料輸送到工程現場，同時需要工作人員完成裝卸。如不能較好地調整工作人員的裝卸過程，將可能導致出現安全事故，經過調研發現人工裝卸過程中安全隱患，是導致人力與工作效率低下的主要原因。因此，針對當前運輸系統的需要，設計出了自卸式單軌吊料箱。該料箱選用機械的形式進行控制，這樣可以對底門的打開與關合進行控制，進而能夠實現半自動化卸料，能夠有效地處理礦車運輸卸料。在對箱底地門控制機構進行設計時，對單軌吊料箱底部能自動開門以及關門，從而可以有效地提高卸載效率，以及實現降低勞動強度。

1 單軌吊料箱整體結構的設計要求

在設計之前，可以根據井下工況以及生產需要，單軌吊料箱設計時需要滿足如下幾個方面的需要：

1）安全性能好。通常是指單軌吊料箱不僅可以實現機械工作，而且要能夠實現本質安全。各個機構組成必須滿足機械控制的需要。機械各個連接位置必須保證牢固，同時需要設置雙保險固定連接形式，從而可以起到雙層保護的作用。在配件結構與形狀設計方面，必須滿足工程需要。通常整體單軌吊料箱強度必須滿足井下工況需要。對于位于懸掛位置的吊環而言，在進行卸料的過程中只需要相關工作人員操作機構即可實現機械卸載功能，從而能夠有效地提高安全系數。

2）密封性好。因此在設計單軌吊料箱時，其需要往井下運輸各種配件，為此必須保證吊料箱具有良好的密封性，從而能夠防止出現物料泄漏的現象。假如物料箱裝滿后，需要將箱體包裹嚴實。

3）卸載方便。對于裝卸而言，箱體控制結構相對簡單，當處于橢圓形滑道位置時，可以對滑塊以及軸進行控制，從而可以有效地控制底門張合工裝狀態。要想能夠有效地降低勞動強度，必須有效地計算出滑道之間的間隙?；瑒娱g隙必須保持合適的長度，從而能夠順利地卸載物料。與此同時，保證物料的完整性。

4）容積大小適中。必須保證單軌吊料容積合適，這樣可以有效地保證井下工程的需要，同時需要保證單軌吊運輸系統保持一定的承載能力。

經過上述分析可以看出，必須從控制機構單元、容積單元、密封性、安全性等進行分析，從而可以確定如下設計方案。

2 料箱控制機構的設計分析

在整個料箱中，控制結構是核心單元，因此在設計自動卸料箱時，將其設計成為機械時機構，其中該結構包括[1]T型滑道架、控制鏈、制軸、翼型控制滑塊等。其中，將T型滑道以及控制軸設計成為固定形式，而控制鏈選用井下刮板用鏈子，而相應的將控住滑塊設計成為翼型，如下頁圖1為相應的控制機構結構設計圖。

圖1 控制機構結構設計示意圖

結構連接方面：可以借助螺栓與箱體將T型滑道架固定在一起，相應的連接形式選用螺母與銷子進行固定，這樣也可以起到雙重保護的作用。為了能夠實現自動卸料的效果，通常需要設置良好的滑動間隙。依據單軌吊料箱的寬度以及相應的高度，從而能夠推算出合適的長度間隙。假如出現間隙過大，那么在卸料的過程中底門位置將會出現張口過大，從而導致物料出現急速下降的趨勢，進而產生較大的沖擊，最終將導致物料出現損壞的現象。假如設置的間隙過小，那么在卸料的過程中張口將會變小，從而出現卡死物料的現象，最終嚴重影響卸料。由此可以看出，要控制滑道間隙，這樣不僅可以有效地保證卸料的順利性，而且可以有效地保證物料的完整性。由于料箱懸掛在單軌吊運輸系統上，通常情況下可以借助懸掛軌道將其輸送到井下車場，由此可以看出需要借助焊姐鋼筋加工的吊環，同時必須保證鋼筋的強度能夠承受裝載料箱的重量。

3 料箱容積的設計分析

在對箱體容積規格進行設計的過程中，不僅需要保證煤礦井下物料的工作需要，而且還需要考慮單軌吊運輸的承載能力。該礦單軌吊承載能力一般在25~30 t，該料箱容積為2.7 m3，相應的物料密度需要依據標準進行計算，通常總重可以達到20.6 t，因此能夠滿足單軌吊的承載能力，可以達到工作的需要。

4 料箱密閉性的設計分析

在對單軌吊料箱箱體進行設計的過程中，必須充分考慮水泥、沙子等細小物料的密封問題。一般可以在箱體前后門以及相應的底門位置焊接舌板，這樣當箱體內裝滿貨物時，那么舌板將包裹箱體，從而達到密封的效果。

5 料箱強度的設計分析

箱體結構包括如下兩個重要單元：框架、外敷鐵板單元，其中內框架選用50 mm×70 mm的方管焊接而成，而相應的框架四面用需要使用厚5 mm板敷焊，這樣不僅對箱體外觀起到美化的效果，而且能夠保證箱體底部平整，從而可以有效地提高裝卸料的效率。

6 單軌吊料箱控制機構自動卸載結構原理

自動裝卸單元主要是有如下幾個機構組成：T型滑道及控制軸、控制軸、翼型控制滑塊。其中，可以將控制軸外形設計成為圓柱，同時需要在控制軸設置在翼型控制滑塊兩側的橢圓形滑道內。將控制軸和料箱前后門固定一起之后，能夠把改變翼型控制滑塊以及相應的控制軸固定，這樣可以有效地控制底門的張合。當處于卸載的工作狀態時，可以通過向上拉緊控制量，進而能夠有效地保證帶動翼型控制滑塊沿著T型滑塊運動，最終可以開啟底門。反之，關閉底門。該控制結構相對簡單，加工成本也不高。同時在功能方面，其能夠實現自動化的卸料，進而大大降低了工人的勞動強度，從而可以優化卸料安全系數，圖2表示相應的單軌吊料箱工作示意圖。

圖2 單軌吊料箱工作示意圖

7 關鍵技術點

1）T型滑道可以借助螺栓以及箱體進行固定，其連接形式可以使用螺母與銷子進行固定，從而可以起到雙層保護的效果。

2）起吊環必須滿足高強度作業的需要，其焊接形式采用滿焊。在進行卸載的過程中，僅僅需要工作人員操作控制鏈，從而能夠極大地提高操作人員的安全性。

3）必須計算出合理的間隙，假如出現間隙過大時，將出現底門口張開過大，從而導致物料快速下落，這樣物料將會產生較大的沖擊力，最終導致物料與卸料場地出現損壞。當出現間隙過小時，由于底門張開較小，那么將會引起物料卡住，從而導致物料不能正常卸載，最終將需要投入更多的人力。因此需要設計合適的滑道間隙，從而可以物料順利的卸載。

4）將控制軸以及相應的翼型控制滑塊涉及的傳動滑道單元設計成為橢圓形，從而可以把控制軸與料箱前后門連接在一起，由于控制軸為圓柱形，并且將翼型控制滑塊的兩側設計成為兩個橢圓形滑道。從整體上來看，滑動過程為圓弧形，該設計可以有效地降低摩擦。

5）在料箱前后設置有起吊環，這樣在進行卸料的過程中，只需要工作人員借助控制鏈進行操作即可完成，從而大大提高了工作人員的安全性。

6）通常需要在底門位置設置兩層板焊，這樣可以有效地防止笨重物體砸壞箱體，從而保證箱體平整性。

7）設計合理的箱體容積，不僅可以有效地優化單軌吊的承載能力，而且可以滿足煤礦井下對物料的運輸能力。

8 結論

該系統在物料運輸方面不僅可以有效地簡化運輸環節，而且能夠降低工人的勞動強度。同時由于該系統結構簡單，便于操作以及自動化程度高，從而具有在卸料環節高本質安全的特點。該系統還可以體現環保的特點，無污染、噪聲小，得到了推廣應用。