刮板輸送機橫向推移彎曲段力學計算模型研究1.doc

精品論文刮板輸送機橫向推移彎曲段力學計算模型研究1劉克銘，徐廣明 遼寧工程技術(shù)大學機械工程學院，遼寧阜新（123000） e-mail：摘要：本文探討了刮板輸送機溜槽推移時橫向彎曲形成的過程，以及支架橫向推移過程中， 彎曲段沿輸送機縱向移動過程。并建立了其彎曲段力學計算模型，給出了其最小彎曲段溜槽 數(shù)、沿輸送機直段方向長度和彎曲段防線長度計算公式，為輸送機推移的力學計算奠定了基礎(chǔ)。刮板輸送機隨著煤壁的截割，會在支架的推移下，向煤壁方向推進。在推進的過程中，其推移阻力也會隨彎曲長度、溜槽長度、推移步距、推移支架結(jié)構(gòu)、底板狀況、鏈條張力等 諸多因素的影響。合理的建立其推移彎曲段力學模型，是保證其能正常推移和工作的先決條 件。關(guān)鍵詞：刮板輸送機；推移；彎曲中圖分類號：0. 引言刮板輸送機在輸送的過程中，隨著煤壁的推進，輸送機也要隨之推進。在推進的過程中， 推移機構(gòu)不僅承受輸送機本身及載煤的重力，還要受其相鄰溜槽、推移溜槽節(jié)數(shù)、推移彎曲 段長度等因素的影響。因此，建立其推移時的力學模型就顯得非常重要，它為我們計算推移 阻力、設(shè)計推移驅(qū)動執(zhí)行系統(tǒng)提供計算依據(jù)，為我們改進輸送性能、進行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè) 計提供保障，從而可以保證輸送機的正常運行和工作 1。1. 橫向推移過程分析采煤機安裝在輸送機上并沿輸送機向某一個方向前進割煤的過程中，在其后方輸送機也 在支架推力作用下向煤壁方向橫向推進一個滾筒截深，即一個推進步距 a，為采煤機反向割 煤做準備2。如圖 1 所示，這樣輸送機就有兩個直段，在橫向相距一個步距，和一個如“s” 字母的長 lk 的彎曲段。圖 2 是輸送機在支架橫向推動下，彎曲段形成和跟隨采煤機沿輸送 機方向前移過程圖。圖 1 輸送機推移彎曲示意圖fig.1schematic of bending scraper conveyor實際上輸送機機架與過渡槽為固定連接；過渡槽與中部槽、中部槽與中部槽間，由于受 到連接啞鈴的限制，沿輸送機縱向可有一定量的移動，水平方向有一定量 轉(zhuǎn)角的活動 連接（垂直方向也有一定量轉(zhuǎn)角），簡化為在槽中間鉸接，如圖其鉸點為（01）、（12）、（23）并設(shè)鉸點處鉸接阻力矩為零。機架和過渡槽為一定型的整體 0，在一組支架橫向推移下克服阻力向前平移的同時，通1本課題得到遼寧工程技術(shù)大學機械工程學院優(yōu)秀青年教師科研人選培養(yǎng)計劃，遼寧工程技術(shù)大學優(yōu)秀青年 科學研究基金 07-79 的資。- 5 -過過渡槽與 1 槽連接的鉸點（01）施力給 1 槽，克服其前移阻力并帶動 1 槽繞另一端與 2槽連接的鉸點（12）順時針方向轉(zhuǎn)動（不可能同時帶動更多節(jié)中部槽，因為那時要克服的阻 力較大）。在 1 槽轉(zhuǎn)動過程中，鉸點（12）為“固定”的鉸支點，鉸點（01）為與過渡槽鉸接 點。當 0 整體前移至 a 處，在這兩個鉸點處一側(cè)啞鈴開始受力，1 槽相對過渡槽和 2 槽的轉(zhuǎn) 角達到極限值，再不能相對轉(zhuǎn)動，此時 1 槽與過渡槽夾角為 ，形成一“定形”的整體 01。表示在某一個方向失去活動度的連接點； 表示鉸接點；表示鉸支點圖 2 橫向推移過程圖fig.2 bending horizontal of scraper conveyor當 01 整體平移前進時，又使槽 2 繞“固定”的鉸支點（23）順時針方向轉(zhuǎn)動，此時鉸點（12）為 2 槽與 01 整體的鉸接點。當 2 槽相對 3 槽轉(zhuǎn)到極限位置時（此時 2 槽相對 1 槽轉(zhuǎn) 角為 0），再不能相對轉(zhuǎn)動并與 3 槽形成夾角為 + 的一“定形”的整體（23）。接下去 01 整體平移前進，23 整體繞“固定”鉸支點（34）轉(zhuǎn)動，此時鉸點（12）為 01 整體與 23 整體 的鉸接點。當 01 整體平移至 b 處時，再鉸點 12 和 34 處轉(zhuǎn)角達到極限值，此時 1、2、3、4 槽已明顯形成小“s”彎：1 和 2 槽在鉸點（123）和阻力作用下形成夾角為 的上凸形狀 并與機架和過渡槽稱為一體的一“定形”的整體 012；3、4 槽在鉸點（23）和阻力作用下形成 夾角為 + 的下凸形狀的一“定形”的整體 34。支架推移缸行至 d 處，當行程 od 等于一個橫向推移步距時，形成輸送機最小彎曲段。 圖 2 中的最小彎曲段是由六節(jié)中部槽組成的。在最后的一段推移形成中，1，2，3 槽構(gòu)成相 鄰夾角為 的一“定形”的上凸的整體，并與機架和過渡槽為一體 0123 平行前移，4，5，6 槽構(gòu)成相鄰夾角為 + 的一“定形”的下凸的整體 456 繞“固定”的鉸支點（67）轉(zhuǎn)動，鉸點（34）為兩整體的鉸接點。 由彎曲段形成過程3可以看出： 由支架推力克服輸送機橫移阻力，在輸送機橫移過程中，開始由一節(jié)中部槽構(gòu)成小“s”彎，發(fā)展擴大到由推移步距和輸送機自身結(jié)構(gòu)確定的一定節(jié)數(shù)中部槽構(gòu)成的大“s”彎，形成 彎曲段。在彎曲段“s”彎形成和發(fā)展過程中有一明顯特征：“s”彎中有半數(shù)節(jié)中部槽構(gòu)成夾角為 的上凸的“定形”整體，另半數(shù)節(jié)中部槽構(gòu)成相鄰夾角為 + 的下凸的“定形”整體。兩 者間以鉸點鉸接，上凸的整體平行橫移并通過鉸接點施力并帶動下凸整體繞“固定”鉸點轉(zhuǎn) 動。在彎曲段中所稱“定形”的整體是相對某一段推進形成而言的，在整個推進行程中這兩個 整體不斷在延伸擴大變化的；當然兩整體間的鉸接點也隨兩個整體變化而遞次改變的；所謂 “固定”鉸支點同樣也是不斷遞次轉(zhuǎn)移的。在支架推移過程中，隨推移形成增大，彎曲段不斷增長，推移阻力也在增大，因而推移過程也是支架推力增大的過程，達終點時支架對輸送機作用力，因而彎曲段溜槽受力最大。2. 縱向推移過程分析當一組作度架橫向推移機架和過渡槽形成輸送機彎曲段過程中，與彎曲段中部槽相連的 支架推移缸一般是部通液而被動拉出的。當過渡架形成終了，機架和過渡槽就形成了輸送機 的一個最小直段，而另一直段在彎曲段前方。這時遞次地給 1、2 槽支架推移缸通液推移， 直至推力達到能克服彎曲前移阻力時（此時可能是 1 架或 2 架或多架同時施力推移），彎曲 段沿輸送機縱向前移一節(jié)中部槽長，如圖由（01）（67）位置移至（12）（78）位置。 當接連遞次給支架推移缸通液，彎曲段沿輸送機縱向連續(xù)前進，彎曲前方輸送機直段不斷減 短，后方直段不斷增長，彎曲段沿輸送機縱向由一端移至另一端。彎曲段沿輸送機縱向前移與形成過程地運動形式還是有不同之處的5：此時支架推力是 直接作用在彎曲段上，如圖示是由 1 和 2 槽支架推移缸推移彎曲段的；相鄰槽間夾角為 的上凸“定形”整體沿支架推移方向繞“固定”的鉸支點（01）逆時針方向轉(zhuǎn)動（鉸點（01）在 這個方向是有自由度的），并通過鉸接點施力給相鄰槽間夾角為 + 的下凸一“定形”整體， 使之繞“固定”的鉸支點（78）順時針方向轉(zhuǎn)動。如圖 2 所示的最小彎曲段使由偶數(shù)節(jié)中部槽構(gòu)成的（六節(jié)，并且第六節(jié)相對第七節(jié)槽間轉(zhuǎn)角剛好已達極限值）。當兩個轉(zhuǎn)角絕對值之和小于 時鉸接點為（34），大于 時鉸 接點為（45）。當兩個轉(zhuǎn)角絕對值之和為 時發(fā)生鉸接點轉(zhuǎn)換，同時兩個“定形”的整體液 改變。如果最小彎曲段是由奇數(shù)節(jié)中部槽構(gòu)成的，鉸接點轉(zhuǎn)換及彎曲段解雇歐變化是發(fā)生在 這一步結(jié)束下一步開始時或者是這一步過程中。最小彎曲段溜槽數(shù)近似為是使下式成立的最小正整數(shù)nmin ：2 cos1cos 2al + btg sin 2nmin 2 1 式中：l中部槽長（mm）；b-中部槽寬（mm）； 中部槽間水平允許轉(zhuǎn)角（0）；a輸送機推移步距（mm）。3. 推移彎曲計算力學模型通過上述分析，橫向推移彎曲段受力計算做如下簡化67：彎曲段上凸的“定形”整體段 簡化為通常單向承受負彎矩的直桿 bc，彎曲段下凸的“定形”整體段簡化為通常單向承受正 彎矩的直桿 cd，兩段直桿在 c 點鉸接；溜槽以計算長度均布在直桿上；彎曲段所受推移阻 力與直桿垂直。圖 3 為輸送機橫向推移彎曲段受力計算力學模型圖。上圖為輸送機端部彎曲段力學模 型：abc 為主動平移桿件，cd 為被動轉(zhuǎn)動桿件，c 為兩桿件鉸接點，d 為 cd 桿件轉(zhuǎn)動固 定鉸支點。模型的溜槽數(shù)：nbd = nmin圖 3 彎曲段力學計算模型fig.3 mechanical calculation model of bending scraper conveyor沿輸送機直段方向長度為：nmin l ，沿輸送機彎曲方向長度：bd =bc 段溜槽數(shù)nbc ,長度 bc ,cd 段溜槽數(shù)ncd ,則長度 cd ：nmin 為偶數(shù)時：(nmin l )2 + a2 ，nmin 為奇數(shù)時：nn 1 nbccd2minnmin 1bc cd 1 bd2nmin + 1nbc 2ncd 2bc nmin 1 bd2nmincd nmin + 1 bd2nmin建立輸送機中部彎曲段力學模型。bc 為主動平移桿件，cd 為被動轉(zhuǎn)動桿件，c 為兩 桿件鉸接點，b 和 d 分別為 bc 和 cd 桿件轉(zhuǎn)動固定鉸支點。模型的溜槽數(shù)nbd = nmin 1沿輸送機直段方向長度為：（nmin + 1)l沿輸送機彎曲方向長度： bd =nmin 為奇數(shù)時：(nmin+ 1)l2 + a2nmin 為偶數(shù)時：nbc ncd nmin + 12bc cd 1 bd2nbc nmin + 22ncd nmin24. 結(jié)論bc nmin + 2 bd2(nmin + 1)cd nminbd2(nmin + 1)本文分析了刮板輸送機推移時橫向彎曲形成過程并建立了橫向彎曲的計算力學模型；給出了刮板輸送機推移時縱向力形成過程，并得到了計算縱向力的力學模型。 建立的計算橫向力、縱向力的數(shù)學模型為進一步分析輸送機推移過程受力狀況奠定了一定的基礎(chǔ)。參考文獻1 王莉英等著，刮板輸送機預張力對輸送機性能的影響j，山西煤炭，20022 王玉梅，國內(nèi)外刮板輸送機可伸縮機尾裝置述評j，煤礦機械，2001（11）3 h.linke，工程師，威斯特伐亞公司采煤設(shè)備設(shè)計手冊，張家口煤機廠譯4 劉克銘，2005 刮板輸送機的力學研究：碩士論文， 遼寧：遼寧工程技術(shù)大學5 王莉英等著，刮板輸送機預張力對輸送機性能的影響j，山西煤炭，20026 石國祥、于汪洋主編，刮板和埋刮板輸送機m，北京：機械工業(yè)出版社，1991 7 王玉梅，國內(nèi)外刮板輸送機可伸縮機尾裝置述評j，煤礦機械，2001（11）the calculation model research of afc lateral bendingliu keming, xu guangmingliaoning technical university liaoning fuxin (123000)abstractthis article discusses the scraper conveyor chute at over the course of the formation of lateral bending,as well as support over the course of cross-cutting, bending vertical section along the conveyor moving. and the establishment of a curved section of its mechanical calculation model, given its minimum bend paragraph chute, conveyor along the straight section length and direction of the curved line of paragraph length of the formula for the conveyor over the mechanics laid the foundation for the calculation.afc as the walls of the coal cutting, will support the passage under the direction of advancing to the coal wall. in advance, the resistance will be over with the length of the bend, the length of the chute, step over and over support structure, floor conditions, the chain tension