年产千万吨级综采工作面顺槽用桥式转载机设计计算

王志国

摘 要：SZZ1350/525顺槽用桥式转载机是采煤工作面运输系统中的转载运输设备，其主要功能是把刮板输送机拉出的煤抬高转移到带式输送机上。根据煤矿生产的要求，对该转载机的输送能力、电动机功率和链条强度进行了详细的分析和计算。

关键词：综采工作面；顺槽用桥式转载机；短刮板输送机；安全生产

中图分类号：TD421.7+4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）17-0057-02

顺槽用桥式转载机是采煤工作面运输系统中一种结构特殊的短刮板输送机，主要由机头、传动装置、链轮组件、架桥槽、凸槽、特殊架桥槽、铰接槽、调节槽和机尾等零部件组成。转载机通过传动装置将动力传送给链轮组件，从而驱动封闭的刮板链循环运转，实现运输物料的功能。转载机安置在采煤工作面的下顺槽中，将工作面刮板输送机运到的煤炭，通过转载机机身的水平段、爬坡段提升至悬跨在可伸缩带式输送机机尾上方的机头部卸载。

根据西山煤电晋兴能源公司斜沟矿18105年产千万吨级综采工作面的有关条件，分析和计算了SZZ1350/525顺槽用桥式转载机。传动系统的具体结构如图1所示。

1—链轮组件；2—刮板链；3—行星减速器；4—限矩器；5—电机

图1 传动系统

1 基本参数的选定和计算

1.1 基本参数

18105综采工作面煤层厚度为2.23～8.34 m，平均厚度为4.87 m，是结构较简单、层位稳定的可采煤层，是勘探区内主要的可采煤层之一。

工作面走向长度为5 900～6 200 m，起伏角度≤5°，一般为1°～3°，试采工作面巷中至巷中斜长为306.7 m，工作面的倾角平均为10°。

1.2 转载机选型

主要根据“喇叭口”煤流系统中转载机的输送能力应不小于刮板输送机输送能力的要求，对刮板输送机进行选型。

工作面刮板输送机运输能力的选择原则是：保证采机采落的煤能被全部运出，并有一定的备用能力。

工作面采煤机的工作方式为“三八制”，每班工作8 h，两班产煤、一班检修。具体计算公式如下：

Qh=f×Q/（D×N×t×K）. （1）

式（1）中：Qh——采煤机小时最小生产能力，t/h；

f——能力富裕系数；

Q——要求的工作面年产量，t；

D——年生产天数，d；

N——日作业班数；

t——每班作业时间，h；

K——开机率。

按能力富裕系数为1.4、要求的工作面年产量为1×107 t、年生产天数330 d、日作业班数为2、每班作业时间为8 h和开机率为80%来计算，则采煤机的小时最小生产能力为：1.4×107/（330×2×8×0.8）=3 315 t/h。

因此，工作面刮板输送机的运输能力应满足：

Qc=Kc×Qh. （2）

式（2）中：Qc——刮板输送机应具有的运输能力，t/h；

Kc——运输机载荷不均衡系数；

Qh——采煤机平均落煤能力，t/h。

按运输机载荷不平均系数为1.1、采煤机平均落煤能力为3 315 t/h计算，则刮板输送机应具有的运输能力为：1.1×3 155=3 647 t/h。

因此，刮板输送机的运输能力应≥3 700 t/h。由于转载机输送能力应大于刮板输送机的输送能力，所以，SZZ1350/525顺槽用刮板转载机的运输能力为4 000 t/h。

1.3 SZZ1350/525桥式转载机的技术参数

SZZ1350/525桥式转载机的技术参数为：设计长度为40 m，输送能力为4 000 t/h，装机功率为525 kW，刮板链速为1.78 m/s，传动方式为电动机+限矩器+行星减速器。

1.4 运行功率和链条安全系数的校核

刮板链单位长重量为222.9 kg/m，在输送量为4 000 t/h的情况下，转载机的货载重量为624 kg/m。取链条在溜槽中的移动阻力系数为0.35，链条在弯曲段上的移动阻力系数为0.4，煤在溜槽中的移动阻力系数为0.41，整机安装角度为0°，机身爬坡角度α为8°。具体如图2所示。

图2 转载机张力点的分布

1.4.1 计算链条张力

（为了保证链条和链轮正常啮合，平稳运行，取最小张力点S1=5 kN）

S2=S1+q0gL1（f1cosβ-sinβ）=11.24 kN

S2′=S2exp（uαπ/180）=11.89 kN

S3=S2′+q0gL2[f1cos（α+β）-sin（α+β）]=17.90 kN

S3′=S3exp（uαπ/180）=18.93 kN

S4=S3′+q0gL3（f1cosβ-sinβ）=33.75 kN

S5=S4exp（uαπ/180）=35.69 kN

S6=S5+（qw1+q0 f1）L3gcosβ+（q+q0）L3gsinβ=99.12 kN

S6′=S6exp（uαπ/180）=104.8 kN

S7=S6′+（qw1+q0 f1）L2gcos（α+β）+（q+q0）L2gsin（α+β）=163.1 kN

S7′=S7exp（uαπ/180）=172.46 kN

S8=S7′+（qw1+q0 f1）L1gcosβ+（q+q0）L1gsinβ=199.17 kN

则转载机运行所需要的功率为：