SDJ800/40型胶带输送机缓冲H架的改造

武龙君

SDJ800/40型胶带输送机缓冲H架的改造

武龙君

本文通过对综合机械化掘进工作面胶带输送机缓冲H架受力的分析，提出了相应的改造方案，延长了缓冲H架的寿命，取得良好的使用效果。

缓冲H架；综合机械化；掘进工作面；承受力

0 概述

掘进和回采是煤矿生产的重要环节，掘进中的装备技术水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。随着综合机械化掘进技术的发展，不断要求更加可靠的配套装备水平，用以提高综合机械化掘进的掘进水平，最终提高快速的单进掘进量。在掘进作业时，掘进工作面的转载机输送出的煤炭，运落到胶带输送机的机尾上。使用时将转载机机头下的跑车架搭接在胶带输送机机尾的导轨上，并能沿其做整体运动，从而使转载机随胶带输送机延伸步距作前后调整（见图一）。缓冲马鞍架就是安装缓冲托辊的“H”型钢制装置。以下论述的就是综合机械化掘进工作面转载机与胶带输送机落煤点处，导轨上安装的缓冲H架。

图1 转载机与胶带输送机机尾安装关系示意图

1 缓冲H架现状及存在的问题

在大同煤矿集团公司燕子山矿机掘五队使用的是SDJ800/40型胶带输送机，靠工作面的胶带输送机机尾上安设有5组导轨，每组2.5 m长，每组安装缓冲H架5件，每架缓冲H架安装三连串缓冲托辊1件；转载机使用的是SZ800/15型转载机，经过降低转载机机头下跑车架的高度后，其与导轨处缓冲H架落煤点的距离仍然有85 cm。导致导轨处25件缓冲H架自然性、频繁性地被砸弯变形，直至缓冲H架丧失其使用作用，从而严重影响了正规循环掘进作业。按照使用经验平均每掘进200 m巷道，导轨上的25件缓冲H架基本上就不能够再继续使用，而且即使出井以后，经过物理修整，它本身的抗弯刚度已遭破坏，使用寿命依然不长。需要重新更换全部缓冲H架，既耗时又费力，降低了正常综合机械化掘进作业效率。(见图二)对于这种问题，这些年虽然有些小的改进，但只是很简单的在角钢梁上增加补焊接如二寸钢管或∅30～40 mm圆钢而已，试探性地增加缓冲H架主梁的承受力，情况仍然不好，只是短暂地延长着它的使用期限。那么在综合机械化掘进工作面如何延长导轨处缓冲H架的使用寿命，如何提高导轨处缓冲H架的抗弯刚度，就成了改造H架的重点。

图二 改造前缓冲H架示意图

2 缓冲H架的改造

缓冲H架是综合机械化掘进工作面机尾中重要的组成部分。缓冲H架所承受到落煤的冲击力、承载每米皮带重力以及缓冲托辊重力是不可避免的，但是减少缓冲H架更换的频率，是保障安全掘进作业、正规掘进循环作业和提高作业效率的唯一途径。改造缓冲H架从三点入手，一是计算缓冲H架所承受的力；二是重新设计缓冲H架的外形尺寸和制作材料；三是保证能满足落煤所承受的力以及其它重力。

2.1 缓冲H鞍架承受力的计算

2.1.1 转载机皮带煤量每秒最大重力

转载机皮带每秒煤量:

其中：v-转载机皮带带速,1.5 m/s；

s-转载机皮带有效输送面积，800带宽取0.065 m2；

δ-煤的密度,1.41 t/m3；

通过计算转载机皮带每秒最大煤量为0.137475 t≈0.137 t=137 kg。

2.1.2 缓冲H架瞬时所承受力的计算

转载机皮带的煤落到胶带输送机皮带上所承受的冲击力，在掘进生产作业时，实际上是个动态力，但因胶带输送机皮带运动时落煤受到的动态力小于胶带输送机静止时落煤受到的静态力,所以只考虑按照瞬时最大静态力来近似模拟计算。这个运煤过程做的是平抛运动：

其中：t-落煤力的作用时间；

H-落煤高度，实测0.85 m；

g-物体重力加速度9.8 m/s2；

通过计算得0.416496 s≈0.416 s。

其中：F-落煤在皮带上的作用力,N；

m-转载机皮带每秒最大煤量，kg；

v-落煤做平抛运动的运动合速度，m/s；

t-落煤力的作用时间，s；

通过计算落煤在皮带上的作用力约为1 430.596 N取整1 431 N；皮带每米重力，长1 m，宽0.8 m，厚度0.01 m，矿用阻燃皮带密度1.5 t/m3，皮带每米重0.012 t,1 kg的物体在地球上可以产生9.8 N的力，所以1 t可以产生9 800 N的力，得117.6 N；每串缓冲托辊，有3个等大的缓冲托辊，再加上连接销子，经过现场测重，每串自重0.008 t,得78.4 N。

缓冲H架瞬时所承受力等于转载机皮带的煤落到皮带上所作用的力，加上皮带每米的重力，再加上每串缓冲托辊重力。经计算得1 627 N。

2.2 重新设计缓冲H架的外形尺寸和制作材料

经过现场实地观察，一是通过增大缓冲H架主梁的受力截面来增加其承受力，使用8#槽钢和10#槽钢互合梁，充分利用好槽钢的受力方向；二是通过增加缓冲H架受力面的面积，使用10 mm厚钢板，以及一些配件钢板来设计新型缓冲H架，设计并制作了新型缓冲H架(见图三)。

图三 改造后缓冲H架示意图

2.3 改造后缓冲H架最大挠度的计算以及抗弯刚度的验算

缓冲H架由8#和10#槽钢互合梁，槽钢梁的跨1.3米长，为简支梁，其自重为均布力,均布度为q。缓冲H架受落煤的冲击力、每米皮带的自重和每串缓冲托辊的自重的和为集中力F，当落煤到缓冲H架跨度中点时，挠度最大。为了保证缓冲H架相对不变形，按照挠度等于跨度/1 000的要求计算，矿用碳钢材质的槽钢弹性模量E为210 GPa。

2.3.1 最大挠度的计算

缓冲H架所承受的集中力F为1 627 N,由热轧槽钢(GB706-88)表查得8#槽钢和10#槽钢的惯性矩和自重分别为I=Iy8+Iy10=16.6+25.6=42.2 cm4，q=qw8+qw10= 8.046+10.007=18.053 kg/m·9.8=176.9194≈177 N/m,因缓冲H架所承受力和均布力而引起的最大挠度位于其中点，得:

由叠加法求得最大挠度为:

2.3.2 抗弯刚度的验算

缓冲H架按照要求挠度为y=l/1000=1.3/1000= 0.0013 m=0.13 cm，将最大挠度与其比较，得|y|max= 0.0914 cm＜y=0.13 cm可知满足刚度的要求。

3 缓冲H架改造后的使用情况

对缓冲H架改造后，经过1年多的使用时间，我队累计掘进巷道进尺3 100 m，其中岩巷进尺100 m，半煤岩巷进尺300 m，综合机械化掘进工作面的缓冲H架从未更换，缓冲H架始终处于良好的受力状态，节省了更换缓冲H架的时间和人工。而且制作简单，使用便捷，使用缓冲托辊由原来的75件减少至25件，降低了对缓冲托辊的消耗，减少了落煤点处的洒煤量，降低了员工的劳动强度，受到员工们的青睐，取得了良好的使用效果。

4 结语

对于此类问题，转载机和胶带输送机机尾导轨落差之大，而且是移动式的落煤点，在这种配套关系的情况下，缓冲H架的改造都可以解决H架因受力严重变形的这种问题。总之，在综合机械化掘进工作面，转载机运输到胶带输送机机尾的落煤点必须得到可靠保障，满足较大距离可移动式落煤点的冲击力是在掘进工作面中起者尤为重要的先导作用。在使用过程中，缓冲H架的改造既可以显著提高缓冲H架的寿命，又可减少更换缓冲H架的频率和时间，使其耐用、久用。尤其是在煤矿综合机械化掘进发展较为迅速的今天，对在工作面第一线如此之高的可移动式落煤点，是降低员工劳动强度、降低员工人身安全、降低事故发生率以及减少企业经济损失等方面，具有极大的社会经济价值。

[1]戴葆青,王崇革,付彦坤.材料力学教程.北京:北京航空航天大学出版社,2004.

Reform of SDJ800/40 belt conveyor H buffer frame

WU Long-jun

By the stress analysis on the belt conveyor H buffer frame of the comprehensive mechanized heading face,the corresponding reform scheme is put forward,it prolongs the life of the H frame buffer and make the good effect.

H buffer frame;Comprehensive mechanization;Heading face;Tolerance

TD528+.1

B

1000-4866(2016)06-0007-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.002

2016-11-12

武龙君，男，1985年出生，现在大同煤矿集团公司燕子山矿工作，助理工程师。