論行運中的緊鏈力

論行運中的緊鏈力

隨著中國工業(yè)水平的提高，煤炭開采設(shè)備得到了前所未有的發(fā)展。越來越多的重型和超重型刮板輸送機應(yīng)用在長壁綜采工作面。超重型刮板輸送機采用了大行程伸縮機尾、液壓馬達緊鏈、軟啟動裝置以及監(jiān)控系統(tǒng)等先進技術(shù),以保證采煤工作面的高產(chǎn)高效。通常刮板輸送機在工作面的布置是下行運輸,下行運輸能夠降低刮板輸送機的功率消耗,改善刮板輸送機的受力情況,各張力點受力適中。受工作面條件的限制,上行運輸不可避免。刮板輸送機在上行運輸時的受力狀況與下行運輸相比,有很大的不同,受力狀況更為惡劣。上行運輸容易對刮板輸送設(shè)備造成損壞,大幅降低其服務(wù)年限。1需要的拉力合適的緊鏈力是保證刮板輸送機正常運行的重要因素。緊鏈力對用于超長工作面的超重型刮板輸送機的影響更為突出。緊鏈力是指使用緊鏈裝置把具有初張力的鏈條接在一起所需要的拉力。初張力即預(yù)緊力,是指刮板輸送機靜止時,封閉鏈條內(nèi)的張力,此時鏈條各點張力均相等。緊鏈力可以理解為在空載條件下,刮板輸送機按正常鏈速運行且鏈條各點張力均相等時需要的拉力。如圖1、2所示,刮板鏈與機頭鏈輪分離點為S1,按照刮板鏈運行方向,各分離點分別為S2、S3、S4。在此采用逐點張力計算法計算各張力點張力。牽引機構(gòu)某一點的張力,等于沿其運行方向后一點的張力與這兩點之間的運行阻力之和,根據(jù)式(1)可得式中:Wd為下鏈道運行阻力;Wu為上鏈道運行阻力。1.1煤的中部槽處理工藝設(shè)計由于刮板輸送機的機頭和機尾各有一動力部,通常功率相同,則有將式(2)、(3)代入式(4),并整理得因此,上鏈道運行阻力下鏈道運行阻力式中:q1為單位長度上煤的質(zhì)量,kg/m;q2為單位長度上刮板鏈質(zhì)量,kg/m;w1為煤在中部槽中的運行阻力系數(shù);w2為刮板鏈在中部槽中的運行阻力系數(shù);L為刮板輸送機鋪設(shè)長度,m;β為刮板輸送機鋪設(shè)傾角,(°)。式(6)中“±”的取用原則:上運取“+”,下運取“-”,而式(7)的符號則與之相反。因此β只是表示角度的數(shù)值,并沒有符號。緊鏈力是在空載時鏈條的張力,即q1=0,則有當(dāng)上行運輸時,Wu-Wd>0,即S1>S3。當(dāng)下行運輸時,Wu-Wd<0,即S1<S3。因此,當(dāng)上行運輸時,S3(即機尾鏈輪與刮板鏈的分離點)為最小張力點;當(dāng)下運時,S1(即機頭鏈輪與刮板鏈的分離點)為最小張力點。1.2s13g緊鏈裝置緊鏈時的張緊力式中:E0為刮板鏈的剛度,N·m;ΔLh為接鏈時,刮板鏈多拉長的長度(約鏈環(huán)一個節(jié)距),m。刮板鏈初張力當(dāng)Wu-Wd>0時,S1>S3,S3為最小張力點,則將式(2)、(3)、(13)代入式(12)得當(dāng)Wu-Wd<0時,S1<S3,S3為最小張力點,則將式(2)、(3)、(15)代入(12),得當(dāng)工作面上行運輸時,將式(8)、(14)代入式(11),得上行運輸緊鏈力當(dāng)工作面下行運輸時,將式(9)和(16)代入式(11),得下行運輸緊鏈力按以上張力確定的最小張力點張力原則上為零,但很難保證。一般在計算時,最小張力點Smin的張力值取4~6kN。因為S1和S3分別為下行運輸和上行運輸時的最小張力點,所以S1=S3=Smin,則有因此,無論是上運工作面還是下運工作面,在相同的傾角下,緊鏈力的大小是相同的。1.3刮板鏈內(nèi)t+kcos+sin從式(19)可以看出,緊鏈力的大小受到輸送機鋪設(shè)傾角(即工作面傾角)的影響。鏈條的緊鏈力此時β表示的是無符號角度數(shù)值。上運和下運對β的值沒有影響。所以函數(shù)T(β)的曲線是關(guān)于y軸對稱的,且T(β)>0。為了方便研究,將式(20)簡化。通常刮板鏈在中部槽中的運行阻力系數(shù)w2取0.3,那么令k=0.5q2Lg,則T(β)=Smin+k(cosβ+sinβ)=Smin+2ksin(β+45°)。(22)其中,k是根據(jù)具體情況的確定數(shù)值,Smin=6000是常量。k影響T(β)的振幅,Smin使得T(β)的曲線整體上移。例如,某型號刮板輸送機單位長度上刮板鏈質(zhì)量q2=108.59kg/m,鋪設(shè)長度為180m,鋪設(shè)傾角在-45°~+45°變化時,其張緊力的變化情況如圖3所示。緊鏈力隨著工作面傾角的增加而增大;水平鋪設(shè)時,需要的緊鏈力最小。2工作表面運時,把“”符號作為“”的編碼,司法/機械化后,ss-s1/s12以上討論的前提是空載。刮板輸送機在運輸貨物時,其受力狀況變得復(fù)雜,此時的鏈條松緊情況發(fā)生了很大變化。將式(6)和(7)代入式(5),得當(dāng)工作面上運時,式(23)中的“±”符號取“+”,所以,S1-S3恒大于零。根據(jù)式(4),則有S4-S2=S1-S3恒大于零。那么,當(dāng)工作面上運時,S3(即機尾鏈輪與刮板鏈的分離點)始終是最小張力點,而S4(即機頭鏈輪與刮板鏈的嚙入點)始終是最大張力點。3刮板是松導(dǎo)致無法進入使用狀態(tài)的鏈條太松超重型刮板輸送機一般配有伸縮機尾,而在設(shè)計時,伸縮機尾鏈輪中心高度往往要低于機頭鏈輪中心高度,即矮型機尾。在上運時,鏈輪中心距中板最低點的垂直距離進一步減小,刮板鏈下落主動力小。整部刮板輸送機的最小張力點就出現(xiàn)在這個部位,刮板鏈最松弛,容易造成刮板的堆積。刮板輸送機運量越大、工作面越長,鏈條堆積情況越嚴(yán)重,就特別容易造成跳鏈、別卡,甚至發(fā)生斷鏈等事故。在出現(xiàn)跳鏈、別卡及斷鏈問題時,往往首先想到的是鏈條太松,應(yīng)當(dāng)增加刮板鏈的緊鏈力。這使得整條刮板鏈一直處于非正常緊鏈力的狀態(tài)下運行,加劇了刮板輸送機各部位的磨損。由于緊鏈力的增加,鏈條與鏈輪嚙合時的應(yīng)力相應(yīng)增加,導(dǎo)致了鏈輪與鏈條的非正常磨損。機頭鏈輪與刮板鏈的嚙入點始終是最大張力點,因此加劇了機頭鏈輪與整條刮板鏈的磨損。由于機頭鏈輪與刮板鏈的嚙入點是最大張力點,因此靠近機頭部分的中部槽磨損加劇。中部槽與機頭卸載高度存在高度差,刮板鏈要經(jīng)過過渡才能從中部槽到達機頭高度,刮板鏈呈現(xiàn)下凹狀。由于鏈條張力的存在,刮板鏈有拉直的趨勢,增大了刮板對中部槽上沿的正壓力,加劇了中部槽上沿的磨損。過渡槽磨損加劇,主要表現(xiàn)在機頭部分的過渡槽,與中部槽磨損加劇的原因類似。4局部水平工作面盡管上行運輸會帶來很多問題,但是上運工作面不可避免,因此需要采取措施,把上運工作面對刮板輸送機的影響降至最低。(1)工作面機尾段留底煤。在上運工作面的機尾部分營造局部水平工作面的環(huán)境,有利于分散刮板鏈的堆積。(2)提高機尾的高度。上運工作面刮板輸送機不采用矮型機尾,以提高刮板鏈的主動下滑力。(3)機頭過渡槽應(yīng)平緩過渡,增加過渡槽長度,降低刮板拉直的趨勢,減小對溜槽上沿的壓力,以減少對上沿的磨損。(4)控制合理的緊