带式输送机H架安装方法的实践及其受力简析

聂玉风 吕美丽

（山东龙郓煤业有限公司，山东 菏泽 274718）

带式输送机是煤矿普遍使用的高效连续运输设备，可实现水平运输或倾斜运输，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料，带式输送机的运输长度，可以通过增加或减少机身中间部分的H架实现，H架结构简单，重量轻，拆装方便。带式输送机运行时，受其机身H架的结构特点、承载物料及运行方向、安装的地点巷道状况影响，H架受力不平衡，容易引发H架倾倒，影响设备安全运输。

1 带式输送机H架的物理力学原理简析

带式输送机机身中间H架的安装及构件相互关系如图1所示：H架的下托辊为直辊，用于承载底皮带（空段）的运行；前后紧邻的H架用纵梁连接，纵梁的上托辊为槽形三联辊，用于承载顶皮带（重段）和物料的运行。由于前后H架和纵梁的对称性，故可取“单根H架+纵梁的二分之一”作为分析对象。力矩是改变转动物体运动状态的物理量，转动物体的运动状态和变化不仅与其受力的大小有关，还与受力的方向、力的作用点有关。在物理学中，作用在物体上的力都在同一平面内，各力对转轴的力矩只能使物体顺时针转动或逆时针转动，这样求几个力矩的合力就简化为代数运算。

图1 H架分析元的选取

2 带式输送机水平运行状态下的H架受力分析

如图2，此时H架受力主要为各物的重力、前后纵梁的推力、顶底皮带运行产生的摩擦力，由于作用在H架两侧的重力（G三联辊、G顶皮带、G物料、G纵梁/2）的代数和相抵消。故根据力矩平衡原理：

图2 水平运行状态下的H架受力分析

当直辊座位于①位置时，列式为：

式中：

当直辊座位于②位置时，列式为：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

结论：带式输送机在水平巷道内安装使用时，为避免H架倾倒，按受力分析，应使H架的直辊朝向于②的位置，即底皮带的运行方向。

3 带式输送机向上运行状态下H架受力分析

带式输送机在向上运行状态时，根据《煤矿安全规程》规定上行倾角不得大于16°，为便于模拟，假设上行倾角ɑ≤16°进行分析。

如图3，此时H架受力主要为各物的重力、前后纵梁的推力、顶底皮带运行产生的摩擦力。由于作用在H架两侧的重力（G三联辊、G顶皮带、G物料、G纵梁/2）的代数和相抵消。故根据力矩平衡原理：

图3 上坡运行状态下的H架受力分析

当直辊座位于①位置时，列式为：

式中：

我们取α的最大值16°代入公式：

F①=-209N （负号表示H架受力方向与顶皮带运行方向相反）

当直辊座位于②位置时，列式为：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

结论：带式输送机在巷道上山运输时，按受力分析的结果，为避免H架倾倒，应使H架的直辊朝向于②的位置，即底皮带的运行方向。

4 带式输送机向下运行状态时H架受力分析

带式输送机在向下运行状态下，根据《煤矿安全规程》的规定下行倾角不得大于12°，为便于模拟，假设下行倾角ɑ≤12°进行分析。

图4 下坡运行状态下的H架受力分析

如图4，此时H架受力主要为各物的重力、前后纵梁的推力、顶底皮带运行产生的摩擦力。由于作用在H架两侧的重力（G三联辊、G顶皮带、G物料、G纵梁/2）的代数和相抵消。故根据力矩平衡原理：

当直辊座位于①位置时，列式为：

式中：

我们取α的最大值12°代入公式：

F①=-209N （负号表示H架受力方向与顶皮带运行方向相反）

当直辊座位于②位置时，列式为：

由于：丨F①丨＞丨F②丨

带式输送机在巷道下山运输时，按受力分析的结果，为避免H架倾倒，应使H架的直辊朝向于②的位置，即底皮带的运行方向。

5 理论分析与现场应用存在差异的原因探讨

通过胶带输送机在三种安装情况下的受力分析，我们得出了无论在水平或上、下山运输时，H架安装时都应该将直辊朝向底皮带的运行方向，H架的安装角度为水平垂直。

输送机在完全的平巷安装使用过程中，实践证明H架只能垂直底板安装，H架直辊的朝向对影响H架倾斜没有太大的影响，原因在于H架上安装直辊的悬臂很短，产生的影响H架倾倒的力很小。而在输送机上、下山安装使用的现场实际应用中，在遵循受力分析指导的安装方法时，却出现了H架倾倒的情况，且运输坡度越大倾倒的情况越严重。为什么现场会出现违背与受力分析不同的结果呢？原因是H架在上、下山安装时不可能完全的垂直于水平面，特别是运输坡度较大时，受H架与H架联接纵梁与H架配合固定结构的影响，干涉了H架与水平面垂直安装的可能，只能使H架在朝向坡度的下方偏转一个角度安装。这一安装角度影响了H架应该垂直水平面安装的受力平衡，这是造成上、下山运输H架出现向坡度下方倾倒的原因。

为了降低或避免出现上、下山运输H架倾倒情况，通过H架受力分析和现场H架安装的角度实际情况，为了抵消因安装角度对H架产生的力的影响，通过实践，采取在上、下山运输时，将H架直辊的安装方向朝向于坡度上方方向，这一实践在实际应用中收到了良好的效果。