悬臂式掘进机第一运输机的设计方法探讨

摘 要：第一运输机是悬臂式掘进机的重要组成部分，其主要功能是把截割散落的物料运输至掘进机尾部的皮带机或其他运输设备上。其运输能力的设计直接影响着掘进机的运输能力和掘进机的进尺速度，本文归纳了悬臂式掘进机的第一运输机设计的理论计算，并对第一运输机的部分设计经验进行了探讨。

关键词：悬臂式掘进机;第一运输机;刮板

Abstract： The first conveyor is an important part of the cantilever roadheader. Its main function is to transport the cut and scattered materials to the belt conveyor or other transportation equipment at the rear of the roadheader.The design of its transport capacity directly affects the transport capacity and the advance rate of the roadheader. This paper summarized the theoretical calculation of the design of the first conveyor of the cantilever roadheader， and some design experience of the first conveyer are discussed.

Key words： cantilever roadheader， the first conveyor， scraper

0 前言

悬臂式掘进机是可应用于隧道、煤矿巷道开拓的具有截割、装载、行走、喷雾降尘等功能的掘进设备。其中，第一运输机是掘进机的运输部件，其主要功能是把铲板手机的松散物料运输至后部煤矿用带式转载机或其他转载设备上。

1主要设计计算

1.1输送能力

悬臂式掘进机的第一运输机为一个小型的刮板输送机，其输送能力按下式计算：

其中，

Q——第一运输机的输送能力，（t/h）

A——第一运输机溜槽最小断面的截面积，（㎡）

v——刮板链链速，（m/s）

该设计参数确定需要参考悬臂式掘进机的截割头的最大落煤能力Q截，一般情况下，Q≥1.2Q截，Q截与悬臂式掘进机的截割部回转速度、截割头截深和截割部升降速度有关。

1.2第一运输机的功率计算

（1）第一运输机的运行阻力计算

悬臂式掘进机的第一运输机贯穿于本体底部，可将铲板收集的物料输送至一定高度，所以其运输阻力图（见图1）如下：

载重段的运行阻力：

空载段的运行阻力：

式中       ——物料在溜槽中移动的阻力系数，物料为煤时，取0.5-0.6;

——刮板链条在载重段移动的阻力系数，取0.3-0.4;

——刮板链条在空载段移动的阻力系数，底板封底取0.3-0.4，敞底取0.5-0.95;

L——刮板机设计长度（m）;

g——重力加速度;

q——第一运输机每米长度物料的质量（kg）;

β——第一运输机倾角（°）;

——刮板链条每米长度的质量（kg）。

由于第一运输机的从动装置大部分设计在铲板的前端，刮板机存在一处折弯，并且刮板链条在机头和机尾部回转时也存在一个附件阻力，根据经验其总运行阻力 W（即刮板链的牵引力 F）为：

（2）第一运输机的功率计算

式中，

k ——第一运输机马达功率备用系数，取1.1-1.2;

F——刮板链链轮总牵引力（kN）

v——刮板链条速度（m/s）

η——第一运输机传动效率，一般掘进机设计为双马达牵引，取0.8-0.9。

2部分设计经验总结

2.1针对粘性物料的运输

有些矿井地质条件属于泥岩性质，特別是截割的散碎泥岩遇水后就会粘结，容易附着在刮板链或刮板上，甚至会在溜槽内粘结成块造成卡链。针对这种情况，在结构设计中需要从三个方面注意：（1）从动轮处增加分链器，该分链器还应具有一定的清理黏连泥岩的功能;（2）在刮板或开口式连接环的边缘设计尖角，该尖角具有清理链道内粘结泥岩的功能;（3）驱动装置处增加喷雾装置，对刮板链、刮板和驱动轮具有降尘、清洁作用。

2.2针对岩性物料的运输

悬臂式掘进机在全岩巷道施工时，特别是岩石普氏硬度f≥7时，刮板运输机容易出现卡链现象。针对这种情况主要从三个方面着手：（1）增大液压马达的功率和扭矩，给刮板链提供更大的牵引力;（2）控制进料口的大小，即控制输送量，甚至可以调整铲板星轮的转速，降低装载量，从而降低载重段的运行阻力，确保第一运输机的工作连续性;（3）结构设计中保持溜槽的顺畅，比如链道内根据链型、开口式连接环的结构或刮板边缘的结构设计链道结构，保证链道内不会积存矸石。

2.3第一运输机溜槽设计需要注意的问题

目前大部分悬臂式掘进机的溜槽为两段式设计，机尾位于铲板部的前端，机头位于第一运输机尾部，中间在铲板后部铰接;铰接点处把第一运输机分为了两段，两段之间的夹角会根据铲板上下摆动发生变化，所以该铰接点的设计时确保溜槽中板平面对齐且夹角尽量小，这样物料的运输时会更顺畅。

3总结

本文对悬臂式掘进机的第一运输主要参数的设计计算和主要参数如何确定进行了归纳，并对第一运输机面对不同地质条件的巷道需要在设计中注意的问题进行了总结。但是悬臂式掘进机在硬岩巷道掘进中无法回避第一运输机的卡链问题，目前大部分厂家仍以经验设计为主，均未妥善解决该问题。本文所提供的硬岩运输的经验总结还需要大量的实践和应用进行检验，期望最终能形成量化指标或可靠的经验公式。

参考文献：

[1]孔锐， 姜彪， 孙强，等. EBZ132掘进机第一运输机的改造[J]. 机械研究与应用， 2013， 000（004）：163-164.

[2]王鹰主编.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

作者简介：

房海龙，1985年10月，性别：男，民族：汉，籍贯（省市县）：山东省曲阜市，学历：大学，所从事工作：机械加工及设备运行维护。

（山东裕隆矿业集团有限公司  山东  曲阜  273100）