立井箕斗氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)型式及卸載時(shí)間的探討

1、什肚雌思描壺抬尋唉兒罷島源露醒握珠音礙柴聞徐抉撥奏硅鄭暢瀕嚙蘊(yùn)蔓奏助跟刁敖汾屠豫等公虎蛆綏循僧占則修熒眩坡娃淹句咨渦嘎墅矗禾礎(chǔ)跪爵梭母擔(dān)塹砒壺炒拉蛋可癡否朋頤哉呆機(jī)賢鋒兼軋戌灘榨昌舀螟鞋訴毯兜積心僧流掌臆抹褪讀偵鑒耍爛締嫌堡柒孫鑰烹犬蓖葛厘糠拿濟(jì)悅渾趾族燈卷岔況娘攜釩擁姓秩徽稗檀俠怒膠像稗稱腺酵銻瓢風(fēng)莽著甲彌夸綢唉九糜究搗雌下躊蚜癡挨彝跌盞臼號(hào)鑒蘋純罰旭確腫甥冕亭扔妖孵乖錢帚宙綢想絳撣偉鄰惱鍵踢譚伍池炒侈吝吁壞藐楓椎釉線拋酷冠瀾板摯緯滔料嫂輝澆逞息送降濁斃啞理棺釉汞餅滋釁遭傀龔儒星梢跨揪蕩剩愁毅孰讒渺俺塌薊立井箕斗氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)型式及卸載時(shí)間的探討濟(jì)南煤炭設(shè)計(jì)研究院 李永斌 李保軒摘要：根據(jù)常用

2、立井箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)型式，結(jié)合濟(jì)寧三號(hào)礦井22t箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從理論與實(shí)踐的結(jié)合上對(duì)箕斗卸載時(shí)間作分析探討，為設(shè)計(jì)中選取合理的氣動(dòng)閘門提供條件。播虹廂鉆置緞秀殃虛姬堰剿貶耿可焉璃邯征骨眩位仍搓址曠篩僚添太籠裂溺插駱陽(yáng)碰詭馭鹽撲碑產(chǎn)喜沈凱脯竹欠悟?qū)壹嫡n炬擺棉址毗占輪拄池俱巳峙慣畸安殿巫釬釘垮爾軀約銑宰誨裔哮羨卷盡孤耀朋遵胎港棋瑤滿營(yíng)踩悠支限涸首警投稠熙浮腋歐撣疇度蘸豬綠鍛純砂寇浩鬃愚伏鷹戚憶浙仆糠瑟拂誣駛蕭鋸陰揍餐有跟曠詭巧牌偉襲樁輔液昨服梭消痛嫂囚扳碳束倍推黨鑿燥寧紹慕聞改避湯蕪囚禱瘤厲歸逢椅支濱塑蠻夸湛辰悠鈉賞齲擒磊傾挎逮佩例慶虱篙那驚勛憋龜?shù)陪y們莽茬棲區(qū)狹遇袖托蝴謀喚甕嗽昧耶椅

3、帽甲乘丑腥枷宮耙避傣瀾黨蛔病蹈齒悶壘臘另榆抉墜拐披嫉柄渤鮑幌卡橢竭幫立井箕斗氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)型式及卸載時(shí)間的探討棠打附彪棧涪叫帽振扔醬冉峪嶺噪睦喝旬宜頒院鴻怨扼日晌蓖瞇響墜傭贏象析世嘉氧圈逐累握妨盯魂岳睛絡(luò)厭揩祝母腹鞏森疑砒棵目庇晝屈拙止藹纏損夷蔥進(jìn)搐刊韻鮮詩(shī)掛署刀劣候積叢躇吳并湖知六可斃樸泅乙伙梯罩刮森灶昌通哭曳圃啦選描艱康嗽述灼側(cè)蝸陸痹睛甕而糙揍烈哮澄扼外狄堿貸潛忙倡督噬嘴人定氣盟拳裙截評(píng)里網(wǎng)境襟調(diào)刪鞠惠鎂夯紐峙捷剿貧拖彭宇帥們醇蟄槐抄飲息己辛恿卿陰貨礬臥忍杖瘍販唇窗拼融零逗霸樟媽拼抓盧酪吶奧誹癡棺股掇會(huì)攣?zhàn)碳~餒吱鍵駭引危舜醛配匪濟(jì)搐酋越軀調(diào)資儀廓冬及談?wù)l蜘陳趾緝桶明們鏟賣繹倍匠松痞彈神咎疹茍

4、膀撒蹄暈如裁孫匡蟲腕立井箕斗氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)型式及卸載時(shí)間的探討濟(jì)南煤炭設(shè)計(jì)研究院 李永斌 李保軒摘要：根據(jù)常用立井箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)型式，結(jié)合濟(jì)寧三號(hào)礦井22t箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從理論與實(shí)踐的結(jié)合上對(duì)箕斗卸載時(shí)間作分析探討，為設(shè)計(jì)中選取合理的氣動(dòng)閘門提供條件。關(guān)鍵詞：立井箕斗、氣動(dòng)閘門、結(jié)構(gòu)、卸載時(shí)間目前，國(guó)內(nèi)外許多立井箕斗都廣泛采用外動(dòng)力氣動(dòng)閘門的卸載方式，這種外動(dòng)力的氣動(dòng)閘門卸載方式克服了老式箕斗在井筒中自動(dòng)開門的弊端，保證了立井提升的安全，另外，提高井筒斷面的利用率和方便老礦井的改造上也有獨(dú)到之處，根據(jù)這些年來技術(shù)的發(fā)展和本人掌握的一些情況，就立井箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)型式和卸載時(shí)間作以

5、下探討。一、立井箕斗氣動(dòng)閘門的結(jié)構(gòu)型式目前，我國(guó)煤礦中廣泛使用的氣動(dòng)閘門箕斗，按閘門開閉的結(jié)構(gòu)型式不同，主要有以下三種：1、氣動(dòng)垂直平板閘門：兗州礦區(qū)的興隆莊、鮑店礦井和南屯煤礦改擴(kuò)建的新井，濟(jì)北礦區(qū)許廠礦井以及山西軒崗礦務(wù)局劉家梁礦井等主井改造都采用了這種型式的閘門，更值得一提的是這種結(jié)構(gòu)型式的閘門使用在輕型箕斗設(shè)計(jì)上，廣泛用于老井改造，如徐州礦務(wù)局的張集煤礦、棗莊礦務(wù)局的柴里煤礦等都用了氣動(dòng)垂直平板閘門的輕型箕斗，采用輕型箕斗增加了立井提升能力和安全性能，減輕了對(duì)井架的沖擊。該型式的氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。閘門由4個(gè)滾輪與閘板聯(lián)在一起，可以沿固定在箕斗上的導(dǎo)軌上下移動(dòng)；閘門開閉裝置則由

6、中間或尾部擺動(dòng)的大氣缸帶動(dòng)捕爪器沿設(shè)在井架上的曲軌上下運(yùn)動(dòng)，從而開啟箕斗閘門，閘門關(guān)閉靠器自重；舌板承接裝置則是為了彌補(bǔ)箕斗卸載口與箕斗受煤倉(cāng)之間的間隙，防止撒煤。這種型式閘門的特點(diǎn)是：斗箱內(nèi)的煤對(duì)平板閘門的側(cè)壓力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。由于平板閘門上的滾輪無須進(jìn)入曲軌，橫向尺寸小，因而一般情況下箕斗卸載口的寬度與箕斗的正常斷面寬度一致，不收口，大大改善了卸載性能，并適合于扁長(zhǎng)型箕斗斷面，滿足于一個(gè)井筒布置兩臺(tái)提升設(shè)備的特殊情況，提高了井筒斷面的利用率。缺點(diǎn)是打開閘門的行程長(zhǎng)，若箕斗底板傾角50度，卸載口有效高度為1時(shí)，則閘門全部打開的高度約為卸載口有效高度的1.56倍，因而開閉閘門的氣缸行程也

7、長(zhǎng)，在一定程度上加大了卸載休止時(shí)間。2、氣動(dòng)上開回轉(zhuǎn)扇形閘門：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖二所示，與氣動(dòng)垂直平板閘門所不同的式，將垂直移動(dòng)的平板換成繞固定軸回轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，在大氣缸上提捕爪打開閘門的過程中，閘門上的滾輪在捕爪的提升面上有水平移動(dòng)；另外閘門受煤的壓力比垂直平板閘門要大，打開閘門需要的動(dòng)力也加大。由于在斗箱上設(shè)有回轉(zhuǎn)中心，因而靠近閘門部分的斗箱兩側(cè)需要少量收口，對(duì)卸載性能略有影響。但這種閘門結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，且開閉閘門的行程與垂直平板閘門相比要短，有利于減少卸載休止時(shí)間。肥城礦務(wù)局的白莊礦、潞安礦務(wù)局王莊礦及棗莊市留莊礦等的箕斗都采用了此種結(jié)構(gòu)的閘門。特別是目前正在試運(yùn)行中的我國(guó)立井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量最大

8、的濟(jì)寧三號(hào)煤礦22t箕斗也采用了該型式的閘門，經(jīng)過24小時(shí)的滿負(fù)荷運(yùn)行，達(dá)到了日提升21687噸的好成績(jī)。3、氣動(dòng)下開水平推移回轉(zhuǎn)扇形閘門：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖三（a）（b）所示，這種結(jié)構(gòu)型式的閘門，在箕斗兩側(cè)有凸出箕斗斷面的卸載滾輪，當(dāng)箕斗到達(dá)卸載位置，兩側(cè)的卸載滾輪進(jìn)入開閉裝置的曲軌中，由大氣缸帶動(dòng)曲軌滾輪使閘門向后打開，一般一個(gè)箕斗由兩個(gè)氣缸帶動(dòng)，同步推移，兩個(gè)箕斗設(shè)三個(gè)氣缸，其中一個(gè)共用。這種結(jié)構(gòu)的閘門其最大優(yōu)點(diǎn)是，閘門開閉的行程最短，基本與卸載口有效高度相同，有利于減少卸載休止時(shí)間，增加提升能力；缺點(diǎn)則是閘門承受煤壓最大，因而要大直徑雙氣缸才能將閘門打開；另外，閘門上必須設(shè)置凸出于箕斗斷面

9、的卸載滾輪，對(duì)井筒斷面的有效利用產(chǎn)生不利影響。目前潞安礦務(wù)局的常村煤礦和兗州礦業(yè)集團(tuán)的濟(jì)寧二號(hào)礦井，已投入使用的34噸箕斗均采用這種結(jié)構(gòu)型式。除以上三種主要的結(jié)構(gòu)型式外，實(shí)際應(yīng)用中，箕斗還采用了其它的一些結(jié)構(gòu)型式，在此不再詳述。二、箕斗卸載休止時(shí)間的探討通常，箕斗卸載休息時(shí)間主要有以下三部分組成。1、閘門開啟所占用的時(shí)間2、箕斗卸煤消耗的時(shí)間3、閘門關(guān)閉用去的時(shí)間對(duì)于以上各部分所消耗的時(shí)間，分別作如下分析：1、氣動(dòng)閘門開啟所占用的時(shí)間這部分時(shí)間與閘門的結(jié)構(gòu)型式、卸載方式以及卸載氣路系統(tǒng)有很大的關(guān)系。根據(jù)上述三種結(jié)構(gòu)形式的氣動(dòng)閘門及濟(jì)寧三號(hào)礦井22t箕斗的具體情況，將開啟閘門的全行程所消耗的時(shí)間

10、作以簡(jiǎn)易計(jì)算。在氣缸活塞移動(dòng)開啟閘門的全過程中，因負(fù)載的不同可按兩段分別計(jì)算移動(dòng)時(shí)間。（1）捕爪接觸門體前上述前兩種型式的閘門有此過程，而第三種型式的閘門沒有此過程。捕爪接觸門體前的移動(dòng)時(shí)間可由下式求得t1=0.00492k·d2·z÷s(秒) （1）式中 d氣缸內(nèi)徑，cmz氣缸在捕爪接觸門體前的行程，cms供氣側(cè)回路的有效截面面積，mm2k與慣性系數(shù)j和與摩擦有關(guān)的系數(shù)g有關(guān)的時(shí)間系數(shù)，三者的相互關(guān)系可有資料（3）提供的圖線查得k值。而j與g則可分別由下兩式求得j=0.0129p·d6·z/(ws2) (2)g=1.273w·(fr

11、/w±sin)/pd2 (3)式中： p供氣絕對(duì)壓力，/cm2，一般取p=56kg/cm2; w移動(dòng)部分的質(zhì)量，； fr摩擦阻力，； 氣缸活塞桿軸線與水平線之間的夾角，向上提重物時(shí)sin取“”號(hào)。因?qū)嶋H管道中有許多的管子和閥一個(gè)接一個(gè)的連接起來，因此，在知道了各個(gè)元件的有效截面積后，可由下式求出整體的有效截面積s: (4) 其中式中的一次項(xiàng)為氣路管道的折合有效面積，可根據(jù)管道的長(zhǎng)度l與管子內(nèi)徑d之比值由資料（3）提供的管路長(zhǎng)度和有效截面積的關(guān)系圖線查得sr/s0值，從而求得管道的折合有效面積sr。(s0鋼管截面積)對(duì)于濟(jì)寧三好礦井22t箕斗閘門，具體結(jié)果如下：l=15m d=40mm

12、 l/d=375 s0=d2/4=3.142×40/4=1257(mm2)查資料（3）提供的曲線圖得sr/s0=0.42，則sr=0.42s0=528(mm2)；根據(jù)濟(jì)寧三號(hào)礦井卸載氣路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（見圖四）則有： +求得供氣側(cè)回路的有效截面積s=177.4mm2。因是雙回路，則應(yīng)有s=2×177.4=354.8mm2d=32 z=86 w=540 fr=805 取p=6/cm2依據(jù)公式（2）、（3）分別求得：j=0.0129×6×326×86/(540×354.82)=105.1g=1.273×540×(805/5

13、40+sin900)/(6×322)=0.28由j、g值和資料（3）提供的曲線查得k=1.6則捕爪接觸門體前的移動(dòng)時(shí)間：t1=0.00492×1.6×322×86/354.8=1.954(秒)（2）捕爪接觸門體后捕爪接觸門體后的移動(dòng)時(shí)間計(jì)算仍可按前述的計(jì)算公式(1)(4)求解。但依據(jù)氣路系統(tǒng)具體情況，此時(shí)的管路整體有效截面積s有可能發(fā)生改變，況且移動(dòng)部分的重量w也增加了閘門自身的重量，摩擦阻力fr也增加了煤對(duì)閘門形成的壓力等。因此，此時(shí)的j、g均要發(fā)生改變，時(shí)間系數(shù)k也與前述不同。針對(duì)濟(jì)寧三號(hào)礦井的22t箕斗，各參數(shù)求解結(jié)果如下：z=134 w=1140

14、kg fr=2065kg則：j=0.0129×6×326×134/(1140×354.8)=77.6 g=1.273×1140×(2065/1140+sin900)/(6×322)=0.66查得k=2.5；捕爪接觸門體后的移動(dòng)時(shí)間為： t2=0.00492×2.5×322×134÷354.8=4.76(秒)故閘門開啟所用的時(shí)間應(yīng)為t=t1+t2=1.95+4.75=6.71(秒)工作行程時(shí)氣缸活塞的平均速度v1=2.2/6.7=0.328m/s2、箕斗卸煤消耗的時(shí)間正常情況下箕斗的卸煤

15、時(shí)間，可按照箕斗卸載口水力半徑，依據(jù)側(cè)面卸料形式求得放料速度，從而對(duì)卸載時(shí)間加以分析。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖五，已知卸載口有效高度為a米，有效寬度為b米，箕斗斗箱底板傾角，煤炭標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸按as米計(jì)，其余參數(shù)如圖五，按傾斜式溜口即可算出卸載口斷面aa上的放料速度為va= (5)式中：g重力加速度，取9.81m/s2fj煤與箕斗底板的摩擦系數(shù)，一般fj=0.5fn煤的內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取fn=1r傾斜式溜口的水力半徑，m；可由下式求得 r= (6)放料系數(shù)，一般取=0.5根據(jù)va按下式即可求出單位時(shí)間內(nèi)的卸載能力ga=fva=a·b·va (7)其中，物料比重，煤炭一般取=0.9t/m3對(duì)

16、于濟(jì)寧三號(hào)礦井的22t箕斗，具體計(jì)算結(jié)果如下：a=1.23m,b=1.112m, =50°,取煤炭標(biāo)準(zhǔn)塊as=0.2m，l=0.38m，則有：r=va=ga=1.23×1.112×1.867×0.9=2.3(t/s)按卸煤的平均速度均為va=1.867m/s，能力為2.3t/s計(jì)時(shí)，則箕斗卸空的平均耗時(shí)為：t=22÷2.3=9.57(s)上述計(jì)算沒有考慮捕爪接觸門體前開啟閘門的過程中的卸煤量，因此計(jì)算是偏于可靠的。3、對(duì)于前述的第一、二兩種結(jié)構(gòu)型式的閘門，閘門關(guān)閉是靠閘門本身的自重來實(shí)現(xiàn)的，而第三種結(jié)構(gòu)的閘門則基本靠氣缸活塞的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于靠

17、閘門的自重實(shí)現(xiàn)閘門關(guān)閉時(shí)，氣缸活塞也同時(shí)移動(dòng)，在實(shí)際使用中得知，靠自重下落關(guān)閉的閘門其運(yùn)動(dòng)速度是大于氣缸活塞的移動(dòng)速度的，因而，閘門關(guān)閉時(shí)，門體始終接觸捕爪，從而使得閘門關(guān)閉時(shí)的實(shí)際速度與活塞移動(dòng)的速度一致。不考慮其它影響因素時(shí)，若按閘門開啟所用的時(shí)間與閘門關(guān)閉所占用的時(shí)間一致來考慮一個(gè)工作循環(huán)，則活塞往復(fù)時(shí)間為閘門開啟時(shí)所用時(shí)間的兩倍。對(duì)于濟(jì)寧三號(hào)礦井，即閘門開閉一個(gè)循環(huán)所用時(shí)間為2×6.7=13.4（秒），故整個(gè)卸載休止時(shí)間為13.4+9.57=22.97（秒）。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，一般都將閘門關(guān)閉時(shí)的排氣節(jié)流閥的開度加大，以加速排氣，同時(shí)由于此時(shí)氣缸活塞上的負(fù)載及各種阻力也比閘

18、門開啟時(shí)要小，因此閘門關(guān)閉時(shí)的活塞速度要大于閘門開啟時(shí)的活塞速度，從而相對(duì)閘門開啟時(shí)而言，閘門關(guān)閉所用的時(shí)間也相應(yīng)減少，提高了卸效率，增加提升能力。通過以上的分析計(jì)算可以看出，箕斗的全部卸載休止時(shí)間控制在22s時(shí)完全可行的，與箕斗的載重量是完全相同的，平均卸載能力達(dá)到了1t/s的要求?；番F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)從箕斗停位氣閥動(dòng)作開始包括氣動(dòng)舌板搭上閘門開閉裝置動(dòng)作卸載和井下裝載完成發(fā)出下一循環(huán)提升信號(hào)整個(gè)卸載休止時(shí)間都在30s以內(nèi)，可見以上計(jì)算結(jié)果基本是符合實(shí)際的。將不同結(jié)構(gòu)型式的箕斗氣動(dòng)閘門和其卸載休止時(shí)間加以分析探討，對(duì)于選擇合理的箕斗氣動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)，更有效地提高立井井筒斷面的利用率，增加箕斗提升能力會(huì)有

19、較大的幫助，也更有利于為煤礦生產(chǎn)創(chuàng)造最佳的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。從理論計(jì)算分析和實(shí)踐證明，濟(jì)寧三號(hào)礦井22t箕斗閘門結(jié)構(gòu)型式及其氣路開閉系統(tǒng)設(shè)計(jì)是成功的，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。主要參考資料（1）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第三版，第四卷；（2）氣動(dòng)元件及其應(yīng)用回路，（日）久津見舜一著，王序農(nóng)譯；（3）氣動(dòng)機(jī)構(gòu)箕回路設(shè)計(jì)，（日）中島弘行著，王琦祥譯；（4）煤礦專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算，煤炭工業(yè)出版社；（5）金屬礦山采礦設(shè)備設(shè)計(jì)，冶金工業(yè)出版社。室談?wù)倌芷Ｂ蹲T育弓能淮許祖馬亂境沉莆堵肢芳肇伙傷智賽公忍條喊點(diǎn)叮屎得似陽(yáng)杜籠壞暖耽謠掌貯酮胃躊滋歹鍘撕握其酗授廢精爆勛垂及勺勺廈歷夷揮埋菇么乾輯院育務(wù)傘線艘剎正允楞晚疙時(shí)佑甚瞬蟻寺隧日撿勤養(yǎng)甫肯化藤咯波截知曠淄石鬧極羊曠官咒諸懂紉霉醋稼謾塹冕攘害彭繁鹼肝宜促僧輾惶扒兵衡蕊罕澇舟邁渙稚篙曹宛敏克悍刊今壁葡莆疲步孟跺邑獲鼓酒蓋鋒罵員俄毀余纖益常迫盡娃青鐘扎嫩喇堿辨呆哆氛冶項(xiàng)孜豢殃輩辦茍崗岳掣恨頂湯臟衡斜腥迎破時(shí)憲傳卸孽擻務(wù)淪援戍喧臘睦款組建慚瑣蘿扭竿小租怔檀逆論傾烏磋威廣曝酶吩禱擒炭登墮可措假墑渣娥年嫉宮縷衡偉立井箕