EB2135懸臂式掘進機裝運系統(tǒng)的設(shè)計與研究
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黃麗琴-1,2，廉自生1
（1．太原理工大學，山西 太原 030024;2．太重煤機有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030032）
摘要：論述了EB2135懸臂式掘進機的總體結(jié)構(gòu)組成及對裝運系統(tǒng)（裝載機構(gòu)和運輸機構(gòu)統(tǒng)稱）的設(shè)計要求，闡述了兩種類型（中雙鏈型與邊雙鏈型）裝運系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計思路。
關(guān)鍵詞：掘進機；裝運系統(tǒng)；設(shè)計
中圖分類號：TD421.5 文獻標識碼：A
1 概述
EB2135懸臂式掘進機是太重煤機有限公司為煤礦掘進機產(chǎn)品系列化而自行開發(fā)設(shè)計的一種中型掘進機，主要應(yīng)用于煤巖抗壓強度≤70 MPa的煤巷、半煤巖巷以及軟巖的巷道、隧道掘進，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)。EB2135懸臂式掘進機由10個部分組裝而成，分別是截割機構(gòu)、裝載機構(gòu)、運輸機構(gòu)、主機架裝配、行走機構(gòu)、后支撐裝置、液壓系統(tǒng)總成、水系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。各部分功能如下：截割機構(gòu)可上下、左右移動，截割出符合巷道要求的斷面形狀及尺寸；裝載機構(gòu)在油缸作用下在上抬位置配合掘進機行走、接地位置配合掘進機截割作業(yè)，與運輸機構(gòu)一起將截割落下的物料運離工作面；主機架位于機身中部，負責連接機器各部分，物料經(jīng)由主機架下方的龍門通過；行走機構(gòu)負責掘進機的行走；后支撐裝置位于機身后部，負責承載液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)，提供與后配套設(shè)備的接口。
在掘進機開拓巷道的作業(yè)中，裝載機構(gòu)負責收集截割頭切割運動產(chǎn)生的落煤、夾矸，并借助星輪的回轉(zhuǎn)運動將它們推入裝載機構(gòu)鏟板中部的運輸通道中。掘進機運輸通道由鏟板中部槽、運輸機構(gòu)溜槽、鏈輪驅(qū)動裝置、刮板鏈組件以及從動輪裝置構(gòu)成。裝載機構(gòu)與運輸機構(gòu)雖屬于不同的部分，但需共同配合才能完成物料裝載運輸任務(wù)，所以，在這里我們將其統(tǒng)稱為裝運系統(tǒng)。通常，在煤巷掘進時，還需要配置后配套設(shè)備即帶式轉(zhuǎn)載機，其與掘進機后支撐裝置相連。運輸物經(jīng)掘進機裝運系統(tǒng)進入轉(zhuǎn)載機皮帶，并最終進入巷道皮帶運輸機，運出巷道。為避免造成落煤堆積和掘進機后退困難，在裝運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)匹配方面需滿足轉(zhuǎn)載速度>運輸速度>裝載速度，并且應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強度高、剛度大、耐磨損、安全可靠的要求。
2 EB2135掘進機裝運系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及作用
掘進機裝載機構(gòu)由鏟板、星輪驅(qū)動裝置、從動輪裝置等組成。鏟板由主鏟板及側(cè)鏟板經(jīng)高強度螺栓連接而成，鏟板總寬2.8 m，采用中心對稱雙面傾角結(jié)構(gòu)，鏟板前端亦設(shè)計成大傾角結(jié)構(gòu)，有利于裝煤和清底。星輪驅(qū)動裝置是由同一油路下的兩個控制閥各自控制一個液壓馬達，對弧形三齒星輪進行驅(qū)動，并能夠獲得均衡的流量，確保星輪在平穩(wěn)一致的條件下工作，提高工作效率，降低故障率。星輪動力由徑向柱塞液壓馬達提供，選用意大利進口產(chǎn)品英特姆IAM. H4系列，馬達排量為1 200 mL/r，星輪轉(zhuǎn)速為33 r／min，裝載能力達204 m3／h。
運輸機構(gòu)位于機體中部，分前溜槽和后溜槽兩部分，前、后溜槽用高強度螺栓聯(lián)接，運輸機前端通過銷軸與主鏟板和主機架相連，后端通過高強度螺栓固定在主機架上。采用兩個液壓馬達直接驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組實現(xiàn)物料運輸。張緊裝置采用絲杠加彈簧緩沖的結(jié)構(gòu)，對刮板鏈的松緊程度進行調(diào)整。溜槽底板呈直線形狀，保證運輸順暢，提高溜槽及刮板使用壽命。主動鏈輪動力由兩個徑向柱塞液壓馬達共同提供，液壓馬達選用英特姆IAM. H2系列，馬達排量為400 mL/r，刮板鏈速為61 m／min，運輸能力達264 m3/h。隨著煤礦資源整合與重組，各地的可采煤層條件差別較大，有的煤礦煤質(zhì)條件好，煤巖硬度較低，有的煤礦煤巖硬度高，夾矸多。太重煤機公司EB2135掘進機有兩種結(jié)構(gòu)形式的裝運系統(tǒng)，分別適合不同的巷道條件，可供用戶選用。
3 中雙鏈型裝運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
中雙鏈型掘進機裝運系統(tǒng)采用中雙鏈刮板形式，刮板鏈結(jié)構(gòu)如圖1所示。
上刮板、下刮板由高強度螺栓聯(lián)接，鏈環(huán)處于上、下刮板之間，鏈條間距120 mm。運輸機構(gòu)驅(qū)動鏈輪，帶動刮板鏈組件沿溜槽底部運行。驅(qū)動鏈輪外徑為ф244 mm，五齒均布，驅(qū)動輪裝置見圖2。
從動輪裝置設(shè)于裝載機構(gòu)鏟板前端，采用五齒鏈輪形式，工作時鏈環(huán)沿著鏈輪齒面滑移，鏈輪起嚙合過渡和導向作用，輪齒頂端直徑為ф208 mm。從動輪裝置結(jié)構(gòu)形式見圖3。
4邊雙鏈型裝運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
邊雙鏈型的刮板采用單一零件，并且刮板長度縮短，利用連接環(huán)將刮板與鏈環(huán)聯(lián)成一體，裝拆方便。兩鏈條間距為420 mm，所有能通過掘進機龍門（在主架下段，前溜槽上方，高度為400 mm）的煤塊或矸石均可由其帶動沿溜槽進入掘進機后部的帶式轉(zhuǎn)載機，并轉(zhuǎn)運出巷道。邊雙鏈型刮板鏈組件結(jié)構(gòu)形式見圖4。相應(yīng)地，邊雙鏈型從動輪裝置在采用邊雙鏈配置后，從動輪形狀也發(fā)生了變化，由五齒形變?yōu)榄h(huán)槽形，鏈輪外徑為ф175 mm，僅起導向作用。
5 中雙鏈型與邊雙鏈型裝運系統(tǒng)比較
EB2135掘進機雙鏈型裝運系統(tǒng)中，鏈條位于中間位置，強度高，并且鏈環(huán)由上、下刮板連接固定，可以繃直，減少了對溜槽底板的磨損。相同使用時間內(nèi)鏈條的下垂量較小，并且在裝運系統(tǒng)遇到卡阻需要倒鏈時不易松脫。這種結(jié)構(gòu)適合于煤巖硬度比較低、有少量夾矸的場合，尤其是切割煤巖抗壓強度為50 MPa～65 MPa的場合。
EB2135掘進機邊雙鏈型裝運系統(tǒng)中，鏈條位于刮板兩側(cè)，鏈條間距加大，當運送物料時不會因其卡在鏈條之間造成鏈條“別勁”而出現(xiàn)卡鏈現(xiàn)象，鏈條反向回轉(zhuǎn)即倒鏈時也不會產(chǎn)生“脫鏈”現(xiàn)象。但鏈條由連接環(huán)固定，需定期緊鏈，并且在相同使用時間內(nèi)鏈條的下垂量較大。這種結(jié)構(gòu)形式適用于煤巖硬度比較高(煤巖抗壓強度為60 MPa～70 MPa，局部可達75 MPa)的場合。
以上兩種裝運系統(tǒng)中，鏈輪材料均選用35CrMo，整體調(diào)質(zhì)處理后環(huán)槽部分進行表面淬火處理，以提高其耐磨性。對于18 mm×64 mm規(guī)格的鏈環(huán)，從動輪環(huán)槽尺寸設(shè)計為24 mm×32.5 mm(寬度×深度)。上下刮板之間以及刮板與連接環(huán)的連接均采用高強度螺栓和美國施必牢防松螺母，有效地保證了螺紋副的連接可靠性。
6結(jié)束語
通過對EB2135掘進機兩種裝運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計和研究，制造的這兩種機型根據(jù)各自不同的特點，應(yīng)用在不同場合，不僅滿足了產(chǎn)品系列化開發(fā)的需求，同時對于EBZ135掘進機的使用單位也提供了個性化的服務(wù)，可以根據(jù)煤層條件進行選擇，減少設(shè)備的磨損與損壞，提高設(shè)備工作效率。
Design and Research of Shipping System of EB2135 Boom Type Roadheader
HUANG Li-qin12 , LIAN Zi-shengl
(1. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. Technology Center, TZ Coal Machine Co. , Ltd. , Taiyuan 030032, China)
Abstract: This paper discusses the design requirements of the overall structure of EB2135 cantilever roadhead and the shipping sys-tem (loading, transportation agencies collectively) , and expounds the structure characteristics and the design scheme of two kinds of shipping system.
Key words: roadheader; shipping system; design
