轉載機液壓旋轉活動擋板的研制

牛強

（1.中煤張家口煤礦機械有限責任公司；2.河北省高端智能礦山裝備技術創新中心，河北 張家口 076250）

在煤礦井下綜采工作面，順槽刮板轉載機是與綜采工作面設備配套使用的順槽輸送設備，主要任務是把工作面輸送機送來的煤輸送、轉運到后續帶式輸送設備上，順槽刮板轉載機是現階段大型綜采設備重要的組成部分。

刮板轉載機機尾部是接收工作面輸送機輸送煤炭的部分，由于沒有專用破碎機對大塊煤炭進行破碎，機尾部槽體上的擋板時常要受大塊煤炭的撞擊及擠壓，為了保證結實耐用擋板通常設計為固定形式，直接焊接在槽體上。當順槽輸送設備需要進行槽內維修或更換部件時，維修人員只能選擇越過擋板或者從工作面進入工作現場，導致工作人員的人身安全得不到保證，并且運送較大或較重的工具或更換零部件時勞動強度更會成倍增加，由于礦井下巷道內空間有限，吊裝較重的零部件只能選擇簡易的吊裝設備，當用這些吊裝設備跨越擋板運輸到轉載機槽內，費時費力，還存在一定的安全隱患。安全本來就是生產的第一要務，隨著煤礦安全規范逐漸完善，設計一種專用的檢修、維護通道是亟需的、必要的。轉載機液壓旋轉活動擋板的研制能夠完全解決上述問題，轉載機液壓旋轉活動擋板將傳統固定的擋板通過液壓油缸的伸縮控制擋板實現開合的活動形式，形成一個便捷、安全的通道，大大減輕了勞動強度，縮減了維修時間，提高了順槽設備的便捷性和安全性。

1 轉載機液壓旋轉活動擋板構成

轉載機液壓旋轉活動擋板是在原轉載機固定擋板基礎上進行升級改造而成，為了確保擋板的一致性設計理念就是把原本擋板設計分成固定部分和活動部分，通過合適的動力單元對活動部分進行控制。由于液壓油缸結構簡單、工作可靠、運行平穩，實現簡單的往復運動中沒有傳動間隙且免去了減速裝置，在當下的煤礦綜采設備中得到廣泛的應用，根據可靠、經濟、便捷的設計原則選擇液壓油缸作為此活動擋板的動力來源。

1.1 主要結構組成

如圖1 所示，轉載機液壓旋轉活動擋板主要包括活動擋板1 和與其聯接的固定擋板4，固定擋板4 和轉載機槽體利用焊接方式或者螺栓固定在一起，作為整個液壓旋轉活動擋板的支撐部分；活動擋板1 上下兩端對稱設置有雙聯接板，雙聯接板與活動擋板1 焊接為一體，固定擋板4 上相對應的下兩端設置有單聯接板，單聯接板與固定擋板4 焊接為一體。活動擋板1 上下兩端設置的雙聯接板與固定擋板4 上下兩端設置的單聯接板通過固定銷聯接，此固定銷作為旋轉軸，活動擋板1 可圍繞其進行旋轉開合。在活動擋板1 和固定擋板4 分別焊接有聯接耳A2 和聯接耳B6，液壓油缸3 的兩端通過固定銷與聯接耳A2 和聯接耳B6 相連接，液壓油缸3 作為整個液壓旋轉活動擋板的動力單元，活動擋板1 隨著液壓油缸3的伸縮在固定擋板4 上實現旋轉開合。

圖1 轉載機液壓旋轉活動擋板的結構簡圖

1.2 安全措施

為了避免因為液壓油缸缸內壓力不足或者管路誤進液等情況致使在未操作的情況下液壓油缸3 進行動作從而使活動擋板1 開啟或關閉導致安全事故的發生，在液壓油缸3 控制單元中增加了液控雙向閥，保證液壓油缸3缸體內的壓力保持在正常的工作范圍，確保液壓旋轉活動擋板的安全性。另外還在液壓油缸3 控制單元增加了液壓安全閥，避免進入缸體內的液體壓力對液壓油缸3的密封部件造成損壞，從而排除安全隱患，保證液壓油缸3 的使用壽命。

為了進一步加強順槽刮板轉載機的安全性，在固定擋板4 上還設置有電器閉鎖裝置5，閉鎖裝置5 和轉載機控制系統相鏈接，電器閉鎖裝置5 通過螺栓安裝在固定擋板4 上。閉鎖裝置5 通過行程開關進行控制，當控制液壓油缸3 伸縮使活動擋板1 打開時，活動擋板1 旋轉就會觸碰擠壓電器閉鎖裝置5 的行程開關，使閉鎖裝置5進行工作，行程開關閉合后使得轉載機電機處于閉鎖狀態，保證人員在轉載機內作業轉載機不被誤開啟，保障作業人員的人身安全，維修人員工作完畢使活動擋板1完全閉合后電器閉鎖裝置5 的行程開關才會關閉，順槽刮板轉載機則能夠正常開機工作，這套電器閉鎖裝置也會避免活動擋板1 因未完全關閉而進行生產的事故發生。

2 轉載機液壓旋轉活動擋板的受力分析

在轉載機液壓旋轉活動擋板整個裝置中，只有活動擋板1 個活動元件，為了確保轉載機液壓旋轉活動擋板能夠平穩順滑的開啟，應對活動擋板1 進行受力分析，確定好開啟活動擋板1 力的大小和方向，從而選擇合適規格的液壓油缸3。

2.1 活動擋板的受力分析

為了保證轉載機液壓旋轉活動擋板在使用過程中上下2 個旋轉軸的固定銷受力相對平衡，需使2 個固定銷的同軸度盡量小，在設計過程中2 個固定銷應在轉載機槽體重心的兩端且距離重心基本相同。在設計過程中轉載機槽體和活動擋板1 應有一定的間隙，杜絕2 個部件間產生摩擦力，阻礙活動擋板1 的順利開啟。經過上述設計要求分析可知，經過液壓旋轉活動擋板組裝后活動擋板1 受3 個力作用，分別為上聯接耳受到的力F1、下聯接耳受到的力F 2 、自身重力G，3 個力必須達到平衡。若活動擋板1 只受到上聯接耳的力和自身的重力，則上聯接耳的拉力方向和重力的方向應該相反，此時重心和上聯接耳成一條豎直線，則受到上聯接耳的力會以上聯接耳為中心，向右傾斜，此時若想把受到上聯接耳的力恢復正常狀態，下聯接耳則起到阻止活動擋板1 向右傾斜，由此可知下聯接耳對受到上聯接耳的力作用力的方向應該是向左上，而上聯接耳的拉力也會隨著門的狀態恢復，力的方向會隨之轉為右上，確定好活動擋板1 的受力情況故得出圖2 活動擋板1 的受力分析。

圖2 活動擋板1 受力簡圖

2.2 液壓油缸的工作時的受力情況

通過對液壓油缸3 在開啟活動擋板1 時的受力分析可得出液壓油缸3 的受力狀態如圖3 所示。圖中F 拉為液壓油缸3 活塞桿收回所產生的拉力，F 3 為開啟活動擋板1 所需要的力，由此可得出F 3 =F 拉cos b 。通過對轉載機液壓旋轉活動擋板的結構分析和上述活動擋板1的受力分析可知，若想使用液壓油缸3 開啟活動擋板1，則液壓油缸3 拉力所產生的力矩要大于活動擋板1 上、下聯接耳與固定銷產生的摩擦力矩。因活動擋板1 是圍繞固定銷進行旋轉開合，則固定銷的軸心為整個擋板力的作用點，若F 3 到作用點的距離為d1，固定銷的半徑為r,摩擦系數為μ，則可以得出：

圖3 液壓油缸開啟活動擋板受力情況

從而推導出液壓油缸3 所需的拉力最小值。

通過對液壓油缸3 在關閉活動擋板1 時的受力分析可得出液壓油缸3 的受力狀態如圖4 所示。圖中F推為液壓油缸3 活塞桿推出所產生的推力，F4為關閉活動擋板1 所需要的力，由此可得出F4=F推cos c 。通過對轉載機液壓旋轉活動擋板的結構分析和上述活動擋板1的受力分析可知，若想使用液壓油缸3 關閉活動擋板1，則液壓油缸3 推力所產生的力矩要大于活動擋板1 上、下聯接耳與固定銷產生的摩擦力矩。若F 4 到作用點的距離為d 2 ，固定銷的半徑為r,摩擦系數為μ，則可以得出：

圖4 液壓油缸關閉活動擋板受力情況

F4d2≥μ F1cos a+μ F2cos a 從而推導出液壓油缸3 所需的推力最小值。

2.3 液壓油缸規格選擇

通過上述對液壓油缸工作時的受力計算可以得出轉載機液壓旋轉活動擋板開啟或關閉活動擋板1 時液壓油缸3 所需要的拉力和推力大小，利用計算所得出的結果對液壓油缸3 進行選型計算。

若液壓油缸工作壓力為P，缸徑為D，活塞桿直徑為d。

通過上述公式可以計算出轉載機液壓旋轉活動擋板所需液壓油缸的缸徑和活塞桿直徑的數值，從而確定液壓油缸的規格，這樣就可避免所選液壓油缸規格過大造成浪費，也能夠使活動擋板正常平穩開合。

3 結語

安全是生產的第一要務，順槽刮板轉載機作為綜合機械化采煤工作面不可或缺的組成部分，它是否安全、便捷將直接影響整個采煤工作的順利開展，轉載機液壓旋轉活動擋板是針對傳統轉載機小的改進，是對轉載機擋板結構進行進一步的優化，使得轉載機安全性、便捷性得到提升。在實際的生產過程中不斷地發現問題，通過不斷地改進和完善才能推動煤礦機械不斷發展。