移设机提升力与水平力的计算

许源远

摘 要：矿石开采是工业文明的基础同时也是经济发展的重要支撑。现今社会所需要的矿石量巨大，在矿石开采的过程中大量使用各种机械设备来提高矿石开采的数量和效率。在矿石开采的过程中，移置式高强度胶带运输机是一种在露天矿场开采中应用较多也是较为广泛的一种设备。其能够方便、快捷的将开采出来的矿石及时的输送至矿车中。文章以YG-15型移置式高强度胶带运输机为例对移置式高强度胶带运输机运行时的提升力和水平力的计算进行分析阐述。

关键词：移置式高强度胶带运输机；YG-15；提升力；水平力

前言

经济的发展离不开矿石，在矿石的开采过程中，露天矿场是一种优良的矿场，其挖掘方便、安全性高。在露天矿场的开采过程中为了提升矿场的开采及矿石的输送效率，移置式高强度胶带运输机在其中得到了较为广泛的应用。移置式高强度胶带运输机是一种极为高效的连续型输送设备，其能够在各种复杂工况条件下进行工作，适应性极强。移置式高强度胶带运输机在工作的过程中主要依靠的是移置机的机头牵引钢轨或是滑撬的方式来实现移置式高强度胶带运输机的整体水平移动，移置式高强度胶带运输机最大的特点是无固定基础，因此能够适应各种复杂的地质条件。本文将以YG-15型移置式高强度胶带运输机为例对移置式高强度胶带运输机的提升力和水平力的计算进行介绍。

1 移置式高强度胶带运输机提升力的计算

在移置式高强度胶带运输机运动时，移置式高强度胶带运输机上的夹轨器将会夹住钢轨，在提升移置式高强度胶带运输机时，移置式高强度胶带運输机上与钢轨夹持紧的一侧将会被提起，而另一侧则仍然支撑在地面上。移置式高强度胶带运输机提升时的受力模型简图如下（图1d）所示。在图1中，Q为移置式高强度胶带运输机平置地面时钢轨、轨枕上所承受的每米荷重，当提升移置式高强度胶带运输机时，将会从Q中产生一个到被抬起一侧钢轨处的荷重的荷重分量，另一轨枕接地侧的荷重分量则为被命为N，通过图1d中的计算分析可以看出q为QL1与L2的商，而N则为Q与q的差，在提升移置式高强度胶带运输机时提升力的计算如下：在提升时，轨道从地面上缓缓升起并逐渐弯曲，两侧的支撑点A、B的转角θ=0；A、B两点之间并未存在约束力矩；移置式高强度胶带运输机的轨道提升时并未产生较大的挠度，因此轨道沿轴向窜动（沿x一轴）的窜动量较小，因此可以将轨道上的A、B两点假定为简支梁（图1b）。

对移置式高强度胶带运输机提升力的计算应当按简支梁支承条件计算。如图1b所示，轨道上部承受均布载荷q及跨距中央受有提升力P。集中载荷P在A点产生的转角（逆时针方向的转角为正）为：

式中，E为钢轨弹性模数；Ix为惯性矩。

均布载荷q在A点产生的转角为：

QqA=-■

通过挠度计算解得：

设L为移置式高强度胶带运输机中钢轨的全长，当P≤2/3qL时，可以按照挠度公式计算，当P>2/3qL时应当按照简支梁计算C点挠度，要将钢轨全部提升时需要将提升力增加到P=qL。在提升力作用下钢轨上的挠度可以作出图2的曲线。

钢轨的容许挠度：图1c中，由FB产生的弯矩（使截面上部纤维受压者为正）为：MFX=FBX=1/3qlx。同时，Mgx=-qx2/2，则Mx=MFX+Mgx=1/3qlx-1/3qx2。

2 移置式高强度胶带运输机上单根钢轨的水平拖曳力计算

在水平力的计算时，钢轨承受水平作用力时钢轨的移动将承受q=f0N的摩擦力，当轨道提升时钢轨逐渐弯曲，静止点A、B的转角：θ=0。A、B两点不可能有与F力方向一致（或相反）的集中外力（摩擦力），FA=FB=0，F=qL。跟模型简化计算对于移置式高强度胶带运输机的水平拖拽力按两端固定支承的单跨梁模型来计算：F=q'L'。

3 移置式高强度胶带运输机拖曳钢轨时的水平力计算

3.1 从钢轨中部拖曳时的水平力

在计算时，假定在第一条钢轨的C点作用提升力，并将C点吊起。吊离地面的高度为L。移置式高强度胶带运输机的移机牵引端被抬起，另一端着地（如图1d）模型所示，在移置式高强度胶带运输机吊起后为水平移动需要施加一个水平方向的F力，钢轨着地端在水平拖拽时与地面产生一个q'的摩擦力。移置式高强度胶带运输机的钢轨在F和q'的作用下，两条钢轨都会产生形变，如果移置式高强度胶带运输机的轨枕刚度允许则无需考虑钢轨变形对水平力的影响。如轨枕刚度不足，设钢轨水平变形长度为L'，当水平力F增大时，L'也将随之增大，在进行移置式高强度胶带运输机水平拖拽力的计算时，L'

3.2 从轨道中部拖曳时

移设机从钢轨中部拖出一个移设步距Z之后，进行正常移道（移设机边前进边移道）时，Z值不变，水平力F减少一半，移动弧长l=l'/2不变，钢轨所受弯曲应力不变。

4 结束语

移置式高强度胶带运输机在露天矿场中的应用较为广泛，其可以在横向或是扇形区域内移动，本文在分析移置式高强度胶带运输机水平力和提升力特点的基础上对其建模计算方法进行了分析介绍。

参考文献

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[3]张淑芬，吴运耕.移设机提升力与水平力的计算[J].工程机械，1982（10）：18-22.