DWZY1200/10800F 型超大行程分步式自移機(jī)尾的研制

崔澤蔚

（西山煤電（集團(tuán)） 有限責(zé)任公司 機(jī)電廠，山西 太原 030053）

1 概 況

隨著采煤工藝的不斷創(chuàng)新、煤礦智能化裝備的不斷發(fā)展、工作效率不斷提高以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能化高產(chǎn)高效綜采工作面已成為必然的發(fā)展趨勢。西山煤電西曲礦目前采用“三刀一推”的采煤工藝，配套使用的帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾行程為2.7 m。為適應(yīng)智能化高產(chǎn)高效綜采工作面的發(fā)展要求，傳統(tǒng)的“三刀一推”采煤工藝已難以滿足生產(chǎn)需求。而限制著采煤效率提升的重要原因之一就是帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾。傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾作為綜采工作面的重要推進(jìn)設(shè)備，存在推移行程短（2.7 m）、推進(jìn)頻率高、輔助時(shí)間長等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著采煤效率的提升，難以滿足智能化高產(chǎn)高效綜采工作面快速化推進(jìn)的生產(chǎn)需求。

為了匹配智能化高產(chǎn)高效綜采工作面的發(fā)展需要，圍繞“安全、高效、節(jié)能”的產(chǎn)品創(chuàng)新理念，在吸收了市場同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)調(diào)研、方案研討和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，開發(fā)了一種超大行程智能化帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾，型號DWZY1200/10800 F。該型自移機(jī)尾主要適用于煤礦井下綜采工作面順槽運(yùn)輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面安全可靠、高效節(jié)能的“十二刀一推”作業(yè)方式，推移行程可達(dá)10.8 m，推進(jìn)頻率低，可以有效節(jié)約輔助時(shí)間，提升順槽設(shè)備及工作面的推進(jìn)速度。

2 DWZY1200/10800F 帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

DWZY1200/10800F 帶式輸送機(jī)用自移機(jī)尾主要由頭端架、中間架、尾端架、小車組件、浮動托輥組、滾筒潤滑裝置、液壓管路組件等組成，如圖1 所示。

2.1 技術(shù)參數(shù)

DWZY1200/10800F 帶式輸送機(jī)用自移機(jī)尾主要技術(shù)參數(shù)如下：

圖1 自移機(jī)尾結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of tail structure of self-moving machine

2.2 工作原理

自移機(jī)尾液壓系統(tǒng)以高壓乳化液為動力，以頭端架、尾端架、中間架、小車組件為構(gòu)件。順槽轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭通過過橋回轉(zhuǎn)框架及位于轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭上的垂直聯(lián)接銷軸，與自移機(jī)尾小車相搭接，移動時(shí)先以順槽底板為支點(diǎn)，利用滑動摩擦原理，先行推移順槽轉(zhuǎn)載機(jī)；后以順槽轉(zhuǎn)載機(jī)為支點(diǎn)，推移自移機(jī)尾，完成推移過程，該推移過程還可實(shí)現(xiàn)調(diào)高、調(diào)偏等功能。自移機(jī)尾通過推移油缸、錨固機(jī)構(gòu)配合小車組件，采用多次循環(huán)逐點(diǎn)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)用自移機(jī)尾快速可靠推進(jìn)。該型自移機(jī)尾總推移行程為10 800 mm，單次推移行程為1 800 mm。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 小車組件

小車組件主要由滑架組件1、橋架2、反推滑架3、支座4、固定鉤5 等組成，如圖2 所示。滑架組件和橋架組成的行走小車騎在中間架的軌道上，通過彎板限位，可沿軌道前后滾動。固定鉤通過銷軸鉸接在反推滑架體上，反推滑架體通過提鉤油缸的伸縮來控制固定鉤的升降。反推滑架體底部矩形凹槽和中間架導(dǎo)軌配合，支撐和導(dǎo)向反推滑架的移動。2 個(gè)推移缸通過并聯(lián)方式，連接布置在小車與反推滑架之間，分別通過4 個(gè)φ70 mm 銷相聯(lián)，構(gòu)成自移裝置的拉移系統(tǒng)。

小車組件模型如圖3 所示。

圖2 小車組件結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of car component structure

圖3 小車組件模型Fig.3 Car component model

3.2 前移循環(huán)工作設(shè)計(jì)

研究開發(fā)一種小行程推移缸配合掛鉤，通過多次伸縮循環(huán)動作，實(shí)現(xiàn)整機(jī)大行程快速推進(jìn)。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可有效提高油缸推進(jìn)動作的可靠性和穩(wěn)定性。1 個(gè)循環(huán)可將順槽轉(zhuǎn)載機(jī)（坐在小車上） 向前推進(jìn)1.8 m，其循環(huán)前移工作原理如下。

（1） 初始狀態(tài)。推移缸、提鉤缸處于復(fù)位狀態(tài)，固定鉤下放與中間架基架錨固為一體，如圖4所示。

圖4 初始狀態(tài)Fig.4 Initial state

（2） 前移狀態(tài)。前移狀態(tài)分為3 個(gè)時(shí)刻。

①推移缸處于復(fù)位狀態(tài)，提鉤缸處于伸出狀態(tài)，固定鉤抬起，如圖5 所示。

圖5 前移狀態(tài)ⅠFig.5 Forward state I

②推移缸、提鉤缸處于伸出狀態(tài)，固定鉤隨推移缸伸出而向前移動，如圖6 所示。

圖6 前移狀態(tài)ⅡFig.6 Forward state II

③推移缸處于收桿狀態(tài)，提鉤缸處于復(fù)位狀態(tài)，固定鉤下放與中間架基架錨固為一體，如圖7所示。

圖7 前移狀態(tài)ⅢFig.7 Forward state III

（3） 復(fù)位狀態(tài)。推移缸、提鉤缸處于復(fù)位狀態(tài)，固定鉤下放與中間架基架錨固為一體，轉(zhuǎn)載機(jī)隨推移缸收桿而前移，單次的前移行程1 800 mm，如圖8 所示。

（4） 重復(fù)上述動作6 次，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)分步式前移，總前移行程10.8 m。

圖8 復(fù)位狀態(tài)Fig.8 Reset state

3.3 柔性設(shè)計(jì)

中間架與尾端架、頭端架彼此之間采用4 條φ120 mm 銷柔性連接，允許相鄰架體之間旋轉(zhuǎn)角度為0.5°，增加了自移機(jī)尾對順槽底板的適應(yīng)性。

3.4 防過推設(shè)計(jì)

開發(fā)設(shè)計(jì)油缸掛鉤的錨固方式，小車到位后觸發(fā)行程閥，自動實(shí)現(xiàn)小車與自移機(jī)尾錨固，避免過渡推移導(dǎo)致自移困難。

3.5 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中間機(jī)架數(shù)量可根據(jù)需要靈活組合，中間架每架推移行程為3.6 m，按最多3 架組合整機(jī)推移行程可達(dá)10.8 m，如圖9 所示。

圖9 自移機(jī)尾模塊化結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9 Schematic diagram of modular structure of self-moving tail

3.6 掛鉤和掛鉤孔受力分析及強(qiáng)度校核

以小車為研究對象，進(jìn)行受力情況分析（忽略小車受到的重力），如圖10 所示。

圖10 小車受力情況分析Fig.10 Analysis of car stress

F1 為推移缸推力，8×105N；F2 為支撐力，4.3×105N；F3 為掛鉤作用力，9.1×105N。

（1） 掛鉤在F3 彎矩作用下的受到的最大應(yīng)力σ1=My/Ix=12×F3×L×y/(a×b3)=294 MPa。

（2） 考慮掛鉤孔已采取應(yīng)力釋放，在掛鉤作用下受到拉應(yīng)力σ2=F31/S=229 MPa≤345 MPa。

綜上，理論計(jì)算，掛鉤和掛鉤孔強(qiáng)度滿足要求。

4 結(jié) 語

將設(shè)計(jì)開發(fā)的DWZY1200/10800F 型超大行程分步式自移機(jī)尾在西山煤電西曲礦進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。該機(jī)可滿足“十二刀一推”的新型采煤工藝作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)推移總行程10.8 m，有效地減少了設(shè)備推進(jìn)頻率，減少設(shè)備搬運(yùn)調(diào)試輔助時(shí)間，降低了工人勞動強(qiáng)度，提升順槽設(shè)備及工作面的推進(jìn)速度，應(yīng)用效果良好。該產(chǎn)品的研制成功，可為煤礦智能化高產(chǎn)高效綜采工作面的發(fā)展建設(shè)提供適合的配套設(shè)備，有良好的推廣價(jià)值。