楊東明

（陽煤忻州通用機械有限責任公司，山西忻州 034000）

0 引言

隨著我國煤礦事業(yè)的蓬勃發(fā)展，煤礦的建設與改造也在日益完善，力求打造國際化水準的同時，通過改造技術來提高我國煤礦綜采的工作效率，降低安全隱患的產(chǎn)生，成為當下煤礦綜采工作面機械改造的重點目標[1]。綜采工作面轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造技術，目前被煤礦領域廣泛應用，它通過配套機器將轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機連接，實現(xiàn)二者之間的聯(lián)鎖控制，改造成功后可以保障綜采工作面的高效運行[2]。本文以綜采工作面轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造為研究對象，通過相關聯(lián)鎖控制改造技術的應用，不斷提高綜采工作的整體運行效率，為同類技術操作提供一些有價值的資料。

1 工作概況

某煤礦綜采工作面主要負責原煤的輸出，通過刮板輸送機將原煤載到橋式轉(zhuǎn)載機，再由此過渡至帶式輸送機。若綜采工作面向前推移，一般為1次后，工作面的液壓支架會由操作工上前，對液壓缸進行推移，輸送機也因此發(fā)生移動，而此時的橋式轉(zhuǎn)載機依據(jù)原有設計的配套拉移液壓缸，并配合拉移鏈，將臨時支設的頂板，或者是兩幫上的固定點向前拉移。而此帶式輸送機的機尾上搭接著橋式轉(zhuǎn)載機是依靠著機頭來支撐滑車。一旦這種拉移轉(zhuǎn)載的方式達到20次的設計極限后，則需要將帶式輸送機機尾進行縮移。

2 存在問題

由上述分析可見該煤礦原設計中的綜采工作面運輸方式比較復雜，原工作狀態(tài)容易導致一系列的機械故障產(chǎn)生，具體如下。

（1）原工作狀態(tài)中，帶式輸送機的皮帶容易跑偏，導致裝煤不勻，并且有大量的原煤泄漏，在此種狀態(tài)下，會引發(fā)一系列故障。

（2）由上述工作狀態(tài)得知轉(zhuǎn)載機的結(jié)構(gòu)為橋式，而這種設備在老化后，或者是在運行過坡架橋的位置時，容易出現(xiàn)塌腰現(xiàn)象，導致全部重量直接壓在帶式輸送機的機尾部位，致使帶式輸送機無法正常運行，甚至會出現(xiàn)輸送機的皮帶撕帶現(xiàn)象。

（3）在上述拉移的介紹中，轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機機尾是需要依托頂板或者是兩幫上支設的固定點才能夠達到拉移的工作效果，從而促進液壓缸或回柱絞車能夠順利地完成工作。但是這種情況下，一旦出現(xiàn)頂板漏頂或者是兩幫片幫的情況，該拉移方式會存在著一定危險，導致不安全的事故發(fā)生，從而降低系統(tǒng)的工作效率，安全出口難以得到有效地保障。

綜上所述，根據(jù)所了解的該煤礦原機械設計運行中存在的問題，提出相應的優(yōu)化方案。

3 轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機搭接設計

3.1 減速器與聯(lián)軸器的選型與校核

依據(jù)上述分析，對減速器與聯(lián)軸鎖器進行合理選型與校對，從而保證轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機搭接的合理性；確定帶式輸送機的帶速，測量好傳動滾筒直徑；還需要設置電動機轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動比[3]，即：

式中：i為傳動比；D為傳動滾筒直徑，m；L為輸送機長度，m；v為輸送帶速度，m/s。

將數(shù)據(jù)代入式（1）得：

（1）機械功率計算

在對減速器進行選用時，需要考慮輸送機系統(tǒng)的額度功率。若額定功率大于減速器的額定功率，則不可選用該減速器；若能夠小于減速器的額定功率，表明其滿足機械對功率的標準要求，則可以選用[4]。

（2）熱容量校核

針對減速器的選型時，還要考慮減速器的熱容量能否滿足標準要求。一般規(guī)定中顯示，減速器的實際熱容量必須小于許可用的熱容量。當對熱容量進行校核時，可參照這一標準要求，若滿足這一標準要求，則可以選用[5]。

（3）減速器的選型

聯(lián)鎖裝置是驅(qū)動裝置中重要組成部分，是保證轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機搭接有效性的關鍵[6]。一般聯(lián)鎖裝置分為高速與低速，通常將其安裝在電動機與減速器之間，還位于傳動滾筒與減速器中間[7]。由上述計算可知傳動比為31.4，則減速器的選擇規(guī)格型號為DCY450-31.5。

（4）聯(lián)鎖裝置的選型

由上述分析可確定聯(lián)鎖裝置分為2種速度，是由減速器實現(xiàn)其功能的裝置。目前，對于高速聯(lián)軸器主要有3種組成：液力聯(lián)鎖裝置、尼龍柱鎖聯(lián)鎖裝置、粉末聯(lián)軸器[8]。另外，低速的聯(lián)鎖裝置較為常見的有棒銷聯(lián)軸器和十字滑塊聯(lián)軸器[9]。結(jié)合本次研究對象的實際情況，在轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機搭接設計中，需要保證能夠有效地改善起動、調(diào)速和均衡荷載等。綜合考慮，計算聯(lián)鎖裝置中的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩為：

式中：TC為計算轉(zhuǎn)矩，N·m；Tn為聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，N·m；PW為驅(qū)動功率，kW；n為工作轉(zhuǎn)速，r/min；K為工況系數(shù)，見DT(II)設計手冊表，K=1.5。

代入數(shù)據(jù)計算得TC=74 609 Nk m，查DT(II)設計手冊，選ZL13型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。

3.2 聯(lián)鎖控制改造方案

3.2.1 縮短轉(zhuǎn)載機機身長度

確定上述方案后，需要具體考慮轉(zhuǎn)載機機身長度的縮短。轉(zhuǎn)載機的高度實際需要調(diào)節(jié)，本次研究的轉(zhuǎn)載機為了匹配聯(lián)鎖，需要將其高度降低，再將原來系統(tǒng)機頭出現(xiàn)的滑車現(xiàn)象消除。此外，還需要考慮帶式輸送機機尾處的縱梁，需要將這一縱梁一并拆除，從而有效地降低機械的自重，保證機械運行過程中的負荷由此減小。同時，這種原有設備的就地改造，也節(jié)約了設備資金的成本投入。具體改造如圖1所示。

3.2.2 設計高強度帶式輸送機尾架

由上述分析可以看出，目前老式的橋式轉(zhuǎn)機機頭會出現(xiàn)滑車現(xiàn)象，并且?guī)捷斔蜋C機尾的縱梁也嚴重影響原煤實際運輸，如若改造需要考慮將其拆除，還要考慮滑車現(xiàn)象。改造后，需要保證二者形成一體式的運行結(jié)構(gòu)，并且提升了帶式輸送機的耐磨性能，也延長了現(xiàn)有設備的壽命。在改造與設計加工過程中，需要先行測算好帶式輸送機的輸送量，根據(jù)輸送量進一步驗證改造的合理性。

帶式輸送機的運輸能力，需要先行計算物料的斷面積，而后計算運行速度以及輸送機的傾角。其中，傾角是考慮出現(xiàn)踏腰與傾斜的時候，全部重量在輸送機上的原煤堆積面積的可承受度。

帶式輸送機作為連續(xù)運行的運輸機械，改造后需要保證均勻、連續(xù)性地裝載，此時所需的運輸能力為:

式中：Q為運輸能力，t/h；v為物料的運行速度，m/s；q為單位長度上所裝物料的質(zhì)量，kg/m。

式中：γ為物料的堆積密度，kg/m3；F為在運行的輸送帶上的物料的最大橫截面積，m2。

轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機搭接時，需要按照上式計算運輸能力，并通過校驗保證運輸能力達到標準；而后，考慮二者連接時，輸送帶沿傾斜方向運輸原煤，原煤隨著傾斜會產(chǎn)生的堆積面積，需要將這一堆積面積減小，從而保證其正常運行。由此可知，計算帶式輸送機的最大運輸能力，應考慮傾斜系數(shù)，則帶式輸送機的最大運輸能力：

式中：κ為輸送機的傾斜系數(shù)。

3.2.3 轉(zhuǎn)載聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造

圖1 轉(zhuǎn)載機改造示意圖

依托液壓支架的手把功能，來進一步實現(xiàn)推移，并且能夠減少回柱絞車現(xiàn)象，該手把的操作，能夠?qū)υO計方案中的拉移起到一定的輔助作用。此種操作，有效減少了人工操作帶來的風險。同時，在不同自然條件下，還需要考慮惡劣環(huán)境下會引發(fā)轉(zhuǎn)載機的機頭卸煤點處，出現(xiàn)帶式輸送機的飄帶現(xiàn)象。通過對帶式輸送機與轉(zhuǎn)載的有效搭接，設置合理的聯(lián)鎖系統(tǒng)改造，能夠有效地解決這些不安全問題。

3.2.4帶式輸送機機尾自動調(diào)偏滾筒設計

在搭接過程中，還需要考慮帶式輸送機機尾自動調(diào)偏滾筒的設計，從而防止皮帶跑偏，這也是帶式輸送機與轉(zhuǎn)載機改造的核心目的，以此來較好地提升綜采工作面的工作效率。本設計中，將帶式輸送機機尾處按置自動調(diào)偏滾筒裝置，從而達到即定的設計目標。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的老式采煤運輸系統(tǒng)下，會產(chǎn)生一系列的不安全因素，也制約了采煤工作效率的提升。隨著我國科學技術水平的不斷提升，各行業(yè)都在不斷的改善現(xiàn)有的工作現(xiàn)狀問題。而煤礦行業(yè)也不例外，在不斷的經(jīng)驗摸索過程中，綜采工作也有了進一步的拓展。

如本次研究對象中的綜采工作面轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造，在充分了解文中某煤礦運行狀態(tài)，確定了該煤礦采煤運輸設備存在的問題，有針對性的提出了改造的建議。該煤礦的設備在實際運行過程中，由于設備老舊，一些小故障頻發(fā)，而這種狀態(tài)下，也嚴重的導致了該煤礦綜采工作效率，也存在著一系列的潛在危險因素。而購置新設備的情況下，怕耗費的人力、物力，顯然讓煤礦無法承受。因此，改造傳統(tǒng)運輸設備，是目前該煤礦最為合理的方案。

為了充分解決目前現(xiàn)有煤礦運輸?shù)膯栴}，對減速器與聯(lián)軸器的選型進行了相應了校核，以此來保證轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機的有效搭接。另外，對于轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機能否解決目前的問題，進一步對聯(lián)鎖控制改造方案做出了確定，測算了改造后帶式輸送機的運輸能力，考慮了傾斜可能帶來的影響因素，并將這一影響系數(shù)與運輸能力公式相乘，從而保證運輸能力能夠優(yōu)于傳統(tǒng)運輸要求。

研究結(jié)果表明，綜采工作面轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造中，原工作狀態(tài)、原機械結(jié)構(gòu)，以及工作狀態(tài)下的運行方式均是影響綜采工作面的關鍵問題，通過研究結(jié)果得到轉(zhuǎn)載機機身長度的縮短，從而降低了機械的自重，并且保證了機械運行過程中的高負荷由此減?。贿M一步得到高強度帶式輸送機尾架的設計方案，以此來確保運載達到標準，提升工作效率；另外，液壓缸連接轉(zhuǎn)載機尾部與液壓支架的設計及轉(zhuǎn)載聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造，能夠防止絞車產(chǎn)生的不安全事件發(fā)生。帶式輸送機機尾自動調(diào)偏滾筒的設計確定，能夠防止輸送帶跑偏，保證輸送機的安全穩(wěn)定運行。通過理論性的演算，結(jié)合實際綜采工作面的運行問題，能夠有針對性的解決現(xiàn)實問題。

綜上所述，綜采工作面轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造初始，需要綜合考慮煤礦舊式設備存在的問題，根據(jù)現(xiàn)有問題的分析，提出優(yōu)化的設計方案，進而達到轉(zhuǎn)載機與帶式輸送機聯(lián)鎖控制改造的目的，提高綜采工作的效率，降低運營成本的投入。