刮板运输机中部槽快速机械化拆装的研究

杨志强

[摘要]对矿井下刮板运输机中部槽拆装问题进行了研究，根据现场作业实际情况，研制了一种能实现中部槽快速机械化拆装的设备—CYL5中部槽拆装机。着重介绍了中部槽拆装机的结构、工作原理和主要技术参数，主要参数的分析计算，及其特点和使用情况等。

[关键词] 中部槽；快速；机械化；拆装

Abstract: Research on how to disassemble and assemble the middle slot of the under-mine scraper conveyor is presented in this paper, based on study of practical operations, a new equipment which is expected to realize quick mechanical disassembly and assembly of middle slot is invented, it is called CYL5 Middle-Slot Disassembly & Assembly Machine. The paper mainly introduced the machines structure, operational principle, principal technical parameters, analyzing and calculating of principal parameters as well as its features and uses, etc.

Key wodrs: middle slot; quick; mechanical; disassembly & assembly

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1问题的提出

在煤矿井下综采工作面，随着综采机械化程度的不断发展，必须提高综采工作面设备的安装和拆卸速度。目前，在综采工作面刮板运输机中部槽安装和拆卸中，95%还是采用传统的方法，人工挂吊链起吊，绞车拖拉结合人工搬运等方法进行安装和拆卸。这种拆装方法，制约了综采工作面刮板运输机中部槽的安装和拆卸速度，且工人的劳动强度大，需人力多，生产效率较低，还存在较大的安全隐患。

为了解决综采工作面刮板运输机中部槽快速安全的拆装问题，需要研制出一种比较实用的拆装设备，能够快速对中部槽进行安装和拆卸，从而实现拆装的快速机械化。

2CYL5中部槽拆装机的设计

2.1 功能需求

为达到在矿井下快速对中部槽进行安装和拆卸的需求，所设计的中部槽拆装机应具备下列功能：

（1）中部槽拆装机应具备吊钩作业、履带行走的基本功能；

（2）中部槽拆装机外形尺寸不能太大，应能适应综采工作面的位置要求；

（3）应能可靠吊起中部槽（5t）；

（4）吊起中部槽后，能够左右旋转和上下升降；

（5）吊起中部槽后，在各升降位置及旋转位置应保持平衡。

2.2 结构、工作原理和主要技术参数

2.2.1结构

根据中部槽拆装机的功能需求，参考行业内相近产品的设计经验，经认真计算和精心试验，并进一步优化设计，最终完成了中部槽拆装机的设计。

CYL5中部槽拆装机的结构如图1所示。该机主要由吊臂部件、旋转部件、机架部件、铲板部件、行走部件、电缆挂架、前后下支撑部件、前后上撑顶机构、液压系统、电气系统等部分组成。

图1 CYL5中部槽拆装机结构图

其中，吊臂部件的末端装有吊钩，可钩住并固定中部槽；吊臂部件本身的吊臂可伸缩或升降；同时，吊臂部件装在旋转部件上，可随旋转部件左右旋转各45°。吊臂部件的这一特殊结构，可以起到灵活搬动中部槽的作用。

前后下支撑部件、前后上撑顶机构在该机起吊中部槽时，可以向下撑地，向上撑顶，起到稳固该设备的作用。

铲板部件装在该机的前面，通过摆动可清除地面的煤渣；同时可拉动底链，使中部槽移动到位。

该机的各种动作均由液压系统控制。液压系统的泵站为一台双联齿轮泵，由75kw的电动机通过联轴器驱动，分别向各油缸回路提供压力油，顺利实现各部分的功能。

电气系统主要起提供动力，驱动双联齿轮泵旋转的作用。

2.2.2工作原理

安装中部槽时，该机为退着移动，如图2所示。首先将前后下支撑部件、前后上撑顶机构伸出，向下撑地，向上撑顶，使该机在工作时稳定；将吊臂伸出至机身侧位，将吊钩挂牢由平板车运来的中部槽并吊起，旋转45°至机身前位，并放在需要安装的位置；安装一次中部槽，该机后退一次，每次后退3m。

拆卸中部槽时，该机处于原地不动，如图3所示。首先将前后下支撑部件、前后上撑顶机构伸出，向下撑地，向上撑顶，使该机在工作时稳定；将吊臂伸出至适当位置，将吊钩挂牢由绞车拖到位的中部槽，使吊臂吊起中部槽旋转45°放至平板车上；平板车上可放两到三层中部槽，放完后，平板车将中部槽运走；运走一台，绞车再将中部槽向前推进补充到位，如此动作直至中部槽拆卸完毕。

图2 CYL5中部槽拆装机安装中部槽工作原理图

图3 CYL5中部槽拆装机拆卸中部槽工作原理图

2.2.3主要技术参数

CYL5中部槽拆装机的主要技术参数如表1所示。

表1 主要技术参数

2.3 主要参数的分析计算

2.3.1稳定性计算

经分析计算，吊臂收回平放空载状态下，整机重心为0.7m，低于产品几何中心，而整机重量又很大（20t），因此整机稳定，产品静态稳定性很好。

在矿井下用于中部槽的安装和拆卸时，是撑顶机构上顶巷道顶，支撑部件下支撑地面固定使用，此时的稳定性完全可以满足使用要求。

2.3.2吊臂部件受力计算

吊臂的伸缩臂完全伸出，吊起中部槽（5t），此时吊臂受到的拉力最大，考虑到吊臂的惯性矩大于伸缩臂的惯性矩，因此只对这个时候伸缩臂的强度进行核算。

经分析计算，伸缩臂的最大弯曲应力=123.2 Mpa，而伸缩臂材料的许用拉应力[]=225 Mpa，＜[]，伸缩臂抗弯强度满足要求。

经分析计算，伸缩臂受到的最大剪切应力=93.9 Mpa，而伸缩臂材料的许用剪切应力[τ]=102Mpa，＜[τ]，伸缩臂的抗剪切强度满足要求。

经分析计算，伸缩臂的最大挠度=0.73cm，而伸缩臂的允许挠度为[f]=0.86cm，＜[f]，伸缩臂的刚度满足要求。

另外，对吊臂下面支撑油缸的支撑力，吊臂头部销子的抗弯曲、抗剪切强度，支撑油缸销子的抗剪切强度，吊具的承受载荷能力，吊臂销轴及支耳焊接强度都进行了认真核算，均能满足使用要求。

2.3.3其它部件的计算

对行走部件的行走特性，旋转部件的旋转特性，前后下支撑部件、前后上撑顶机构的支撑力，液压系统液压泵的工作压力、流量、驱动功率等都进行了分析核算，均能满足使用要求。

3CYL5中部槽拆装机使用效果分析

CYL5中部槽拆装机体积小，下井前只需将吊臂拆下后，即可整机下井。其使用方便，操作灵活，工人只需操纵液压操纵阀的手柄，就可完成中部槽的起吊、转弯、摆动等动作，是理想的井下刮板运输机中部槽快速机械化拆装设备。该机的具体特点和使用情况为：

3.1 中部槽拆装机的特点

（1）该机体积小，操作灵活，结构设计新颖，可适应不同的矿井和工作场地，适用性强；

（2）吊臂部件与旋转部件的结合设计，可使该机能起吊中部槽，并顺利转弯和摆动，将中部槽放到合适的位置；

（3）旋转部件的水平转动采用了先进的液压摆动油缸，使吊臂在尺寸受限制的情况下达到了±45°旋转效果；

（4）在结构上采用撑顶油缸与下支撑油缸相互作用的工作原理，解决了该机工作时的平衡问题；

（5）该机前面的铲板，可以清除地面的煤渣，同时可拉动底链，使中部槽移动到位，可以一机多用。

3.2 使用情况

由于该机设计新颖，在研制中与矿井的实际情况相结合，解决了矿井下的实际问题，从市场的调查情况来看，大部分矿井都急需该产品。

目前，阳煤集团已经选用了4台该设备，霍州煤电集团已经选用了6台该设备。从实际的使用效果来看，拆装中部槽时的人数能减少到原来的一半以下，而工作效率可以提高到原来的3倍以上。

4结束语

CYL5中部槽拆装机的研制成功，解决了煤矿井下综采工作面刮板运输机中部槽的安装和拆卸难题，完美替代了原来落后的人工拆装方法。

使用该机可大大提高中部槽的拆装速度，降低工人的劳动强度，节省人力，提高生产效率，并降低安全隐患，实现了刮板运输机中部槽快速机械化拆装的目标。

[参考文献]

[1] 邹慧君 . 机械原理 第二版[M] . 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 单辉祖 . 材料力学 第二版[M] . 北京：高等教育出版社，2004.

[3] 成大先 . 机械设计手册 第四版[M] . 北京：化学工业出版社，2002.

[4] 章宏甲，黄谊，王积伟 . 液压与气压传动[M] . 北京：机械工业出版社，2000.

[5] 齐殿有 . 矿山机械安装工艺[M] . 北京：煤炭工业出版社，1993.

[6] 雷煌 . 综采工作面快速搬家成套装备与技术的应用[J] . 煤炭科学技术，2008，36（4）：1-4.