懸臂式掘進機中間輸送機的設(shè)計

懸臂式掘進機中間輸送機的設(shè)計

1中間除煤巖大角度排放系統(tǒng)在煤基身發(fā)現(xiàn)機制懸臂式挖掘機是集切割、裝載、通信、調(diào)動、采礦和防塵為一體的聯(lián)合挖掘機。在煤礦井下巷道掘進和橋涵、隧道等工程中被廣泛采用。中間輸送機(以下簡稱輸送機)是掘進機的主要組成部分,其作用是將截割下的煤巖轉(zhuǎn)載輸送到掘進機后配套的運輸系統(tǒng)中,以實現(xiàn)截割、裝運一體化。由于輸送機工作環(huán)境惡劣,載荷沖擊較大,同時受整機布局限制,結(jié)構(gòu)要求緊湊,所以對設(shè)計提出了較高的要求,因而,對輸送機的結(jié)構(gòu),包括驅(qū)動方式、總體布局進行歸類,分析不同類型的輸送機對其性能的影響具有一定的意義。2驅(qū)動方式分類輸送機的驅(qū)動方式有多種形式,根據(jù)與裝載機構(gòu)的聯(lián)動與否,可分為單獨驅(qū)動和集中驅(qū)動2種方式;按驅(qū)動裝置的不同位置又可分為前驅(qū)動和后驅(qū)動2種方式。究竟采取何種驅(qū)動方式取決于掘進機總體布置要求。2.1后驅(qū)動方式的特點單獨驅(qū)動方式是裝載機構(gòu)和輸送機分別由原動機驅(qū)動,如S100掘進機等。單獨驅(qū)動方式具有如下特點:(1)單臺原動機功率較小,易于小體積減速器設(shè)計;(2)由于裝載機構(gòu)的沖擊載荷較大,與之分別驅(qū)動,輸送機受力狀況較好;(3)輸送機與裝載機構(gòu)的連接相對簡單、靈活;(4)總體布置靈活,裝載機構(gòu)和輸送機均可處于較理想的工作狀態(tài)。對于前驅(qū)動方式來說具有如下特點:(1)刮板鏈緊鏈裝置在輸送機卸載端,刮板鏈工作時的內(nèi)張力較小,刮板鏈緊鏈裝置簡單;(2)驅(qū)動裝置在輸送機受料端,輸送機機尾結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn)輸送機卸載端的擺動;(3)原動機的工作環(huán)境惡劣,布置空間相對較小;(4)輸送機刮板鏈松邊輸送煤巖,磨損大,刮板鏈工作狀態(tài)不好。后驅(qū)動方式的特點為:(1)輸送機刮板鏈緊邊輸送煤巖,磨損小,刮板鏈工作狀態(tài)好;(2)驅(qū)動裝置布置在輸送機卸載端,原動機的工作環(huán)境好,布置空間相對較大;(3)由于刮板鏈緊鏈裝置在驅(qū)動端,刮板鏈工作時的內(nèi)張力較大,刮板鏈緊鏈裝置復(fù)雜。對于單獨驅(qū)動方式,由于采用多動力源驅(qū)動,增加了主回路。而且掘進機裝載、運輸有順序性,則需要增設(shè)順序操作控制回路,控制回路復(fù)雜?？傮w上需增加元器件數(shù)量,使故障率有所上升,可靠性下降。對于傳動系統(tǒng)來說,雖然可減小減速器體積,但系統(tǒng)復(fù)雜。對輸送機卸載端有擺動功能要求的機型,可采用前單獨驅(qū)動方式。后單獨驅(qū)動方式在掘進機中極少采用。2.2驅(qū)動方式選取集中驅(qū)動方式就是裝載機構(gòu)和輸送機由1臺或多臺原動機集中驅(qū)動,實現(xiàn)兩機構(gòu)的聯(lián)動。在集中驅(qū)動方式中,原動機布置在輸送機卸載端,經(jīng)減速器帶動輸送機運轉(zhuǎn),同時輸送機改向鏈輪經(jīng)左右錐齒輪減速器帶動裝載機構(gòu)執(zhí)行元件工作。這種驅(qū)動方式稱為后集中驅(qū)動方式,如國產(chǎn)EBJ-160型掘進機、奧地利AM65型掘進機等。如果原動機布置在裝載機構(gòu)上,動力經(jīng)裝載機構(gòu)后傳遞到輸送機上,稱為前集中驅(qū)動方式,如國產(chǎn)EL-90型掘進機、英國LH-130型掘進機等。后集中驅(qū)動方式具有如下特點:(1)輸送機刮板鏈緊邊輸送煤巖,磨損小,刮板鏈工作狀態(tài)好;(2)裝運系統(tǒng)布置空間相對較大,總體布置合理,原動機的工作環(huán)境好;(3)刮板鏈傳遞動力,機械損失較大,鏈子動負載振幅較大,對于刮板鏈和鏈輪十分不利;(4)由于刮板鏈緊鏈裝置在驅(qū)動端,刮板鏈工作時的內(nèi)張力較大,刮板鏈緊鏈裝置復(fù)雜。前集中驅(qū)動方式特點與后集中驅(qū)動方式相反,但兩者均有一個共同的特點,無需增設(shè)順序操作控制回路,控制回路簡單,可靠性較高。綜上所述,在掘進機總體布局允許的情況下,應(yīng)盡量采用集中驅(qū)動方式。3《mt/t578》中的鏈條特性目前,掘進機使用的刮板鏈主要是礦用圓環(huán)鏈和套筒鏈,這2種鏈條在已頒布的煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T578-1996“懸臂式掘進機用套筒刮板鏈”和MT/T928-2004“懸臂式掘進機圓環(huán)刮板鏈及驅(qū)動鏈的系列與參數(shù)”中作了相應(yīng)的規(guī)定。但選用何種鏈條取決于掘進機的使用性能和結(jié)構(gòu)尺寸。圓環(huán)鏈由于在嚙合過程中,平環(huán)與立環(huán)均須支撐,所以其鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸較大。但受驅(qū)動裝置空間條件的限制,采用圓環(huán)鏈齒數(shù)不可能過多。例如:在鏈輪轉(zhuǎn)速相同,節(jié)圓直徑(套筒鏈為205.49mm;圓環(huán)鏈為207.97mm)、鏈條節(jié)距(套筒鏈為63.5mm;圓環(huán)鏈為64mm)基本相同的情況下,套筒鏈鏈輪齒數(shù)為10,圓環(huán)鏈齒數(shù)為5,套筒鏈的傳動平穩(wěn)性是圓環(huán)鏈的4.2倍。因此,可以看出選用套筒鏈時其傳動性能好,同時可提高輸送機的刮板鏈鏈速,運輸能力較大。在MT/T578中規(guī)定的套筒鏈具有水平可彎曲的性能,因此在輸送機機尾要求水平擺動的刮板鏈一般均采用套筒鏈。但套筒鏈為掘進機專用刮板鏈,備件準(zhǔn)備困難,且所能承受的載荷比圓環(huán)鏈的小。因此,在中重型掘進機中多采用礦用圓環(huán)鏈。4采用液壓油缸張緊方式掘進機中間刮板輸送機的緊鏈裝置不同于工作面刮板輸送機,主要是鋪設(shè)長度短,初始張力較小。但由于一些掘進機的受料端及卸載端受總體要求,將上下或左右水平擺動,造成鏈子長度時有變化,增加了緊鏈裝置的復(fù)雜性。目前掘進機使用的緊鏈裝置基本上分為兩大類,一類是采用絲杠螺母張緊方式,此種張緊方式結(jié)構(gòu)簡單,其缺點是需用人工張緊,主要用于輕中型掘進機。另一類是采用液壓油缸張緊方式,其張緊、松鏈方便。但無論哪種張緊方式,可靠性均不理想,近年來,為了提高可靠性,均采用了加墊片頂死的方式,即先用絲杠螺母或液壓油缸張緊鏈條,再在張緊行程中插入墊片,在輸送機的運轉(zhuǎn)中,由墊片承接鏈子的內(nèi)張力。由于受結(jié)構(gòu)的限制,并為了操作簡便,緊鏈裝置都設(shè)在輸送機卸載端。對于部分掘進機的受料端將上下擺動,使鏈子長度時刻處于變化中,為了確保鏈條的一定初始張力,在緊鏈裝置中設(shè)有彈簧裝置,靠彈簧的壓縮變形來彌補鏈條的變化量。此種情況比較適用于絲杠螺母張緊方式。奧地利AM65型掘進機的緊鏈裝置對于鏈條長度變化不大的工況來講,是一個好的張緊方式,該裝置的液壓缸為雙伸縮缸,外層為單作用液壓缸,實現(xiàn)鏈子的張緊,里面為緩沖缸,內(nèi)有一定比例的稠油和空氣,利用空氣可壓縮原理,起到彈簧作用。對于部分掘進機的卸載端左右水平擺動的緊鏈裝置,由于鏈子的長度變化量較大,采用彈簧裝置彌補難度較大,甚至無法實現(xiàn)。美國JOY公司的12CM系列連續(xù)采煤機采用凸輪機構(gòu)較好地解決了這一難題,其原理是水平回轉(zhuǎn)點設(shè)有一個固定凸輪,可伸縮式的卸載端水平擺動時靠鏈子的內(nèi)張力始終與凸輪點接觸,由凸輪輪廓曲線彌補鏈子的長度變化量。5第1種分體式拾煤板緊鏈?zhǔn)捷斔蜋C的整體結(jié)構(gòu)根據(jù)掘進機對輸送機的要求不同而有所不同,使用較多的結(jié)構(gòu)有:①整體式輸送機的溜槽為一整體焊接結(jié)構(gòu)件,此類結(jié)構(gòu)形式簡單,刮板鏈鏈道光滑,刮板鏈長度恒定,易于實現(xiàn)壓鏈,緊鏈裝置簡單,受力狀態(tài)好,輸送機使用壽命長。缺點是輸送機整體隨鏟煤板的升降做平面運動,后支撐點布置困難,要求掘進機機架內(nèi)空間尺寸大。鏟煤板體的結(jié)構(gòu)為U形焊接結(jié)構(gòu),組焊加工工藝復(fù)雜。且龍門小,通過大塊煤巖的能力較差。②第1種分體式鏟煤板體為溜槽的一部分,其余為另一部分,其優(yōu)缺點與整體式相反。③第2種分體式卸料端水平擺動,在擺動回轉(zhuǎn)點處將溜槽分為兩部分,在分離處采用彈簧鋼作為溜槽槽幫,來實現(xiàn)溜槽槽幫的彎曲和長度變化,其優(yōu)缺點基本同第1種分體式。6掘進機中間粉碎機結(jié)構(gòu)設(shè)計在采掘機械中,采用類似掘進機中間輸送