刮板输送机中部槽的设计及优化研究_窦浩浩.pdf

刮板输送机中部槽的设计及优化研究窦浩浩（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西晋城048214）摘要：以 SGZ1000/31000 型刮板输送机为研究对象，结合刮板输送机中部槽在应用期间发生的受力情况较为复杂以及工作状况较为恶劣等问题，建立刮板输送机中部槽结构设计和几何模型，着重对其中部槽进行结构的设计以及受力特性的具体分析，阐述刮板输送机中部槽设计优化应用的具体效果，以期为中部槽的优化设计提供有利参考依据。关键词：刮板输送机中部槽几何模型受力分析中图分类号：TD528.3文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0108-02引言现阶段，在煤矿生产作业过程中，综采技术主要包括落煤、运煤、防护、装煤、支撑以及设备的整套推进等，属于一个整体性的自动生产技术。经过近几十年的不断发展，综采技术已经逐渐成为当前世界范围内井下作业技术当中的先进代表。在综采设备当中，刮板输送机属于核心组成部分，其主要载体为中部槽，通过采煤机与液压支架之间的相互支撑与联接，借助于刮板链将煤炭运送到转载机当中。在综采设备当中，刮板输送机一方面需要进行煤块运输，另一方面还是采煤机的行进轨道以及液压支架的支点，因此其作用不言而喻。1刮板输送机工作原理与结构分析刮板输送机主要的工作原理就是通过传动装置来带动刮板链，借助于刮板输送机在溜槽上的机头与机尾部位进行旋转，将煤炭顺着溜槽，利用刮板链由机尾输送至机头，最终输送到转载机当中。在综合采掘工作过程中，刮板输送机一方面能够传递煤炭与石料等物质，另一方面也能够充当采煤设备行走的轨道，这也让刮板输送机在现代综采技术的应用过程中成为了关键的一环。刮板输送机能够连续且正常的运作，将对其生产效率产生直接影响。一旦发生问题，将致使采煤工作直接停产，使工作面不能够继续推进。结合中部槽的具体结构，刮板输送机可以划分为开低式与封底式两种；结合槽宽能够划分为 630、764、830、1 000、1 400 等多种型号的刮板输送机。上述形式当中不同刮板输送机在工作原理上来看都是一致的，它们的主体结构与组成部件基本相似，主要有四大部分，即机头段、中间段、机尾段以及过度段。图 1 是刮板输送机的主要结构组成。2刮板输送机中部槽结构设计与几何模型建立2.1刮板输送机中部槽结构中部槽的主要组成有挡板与铲板槽帮，中部与底部板、轨座、联接板以及电缆槽，都采取焊接组装方式。图 2 为刮板输送机的中部槽具体结构组成。挡板槽帮与铲板槽帮属于刮板输送机中部槽当中的最主要零部件，占据了中部槽总重的近 40%，采取水玻璃砂等铸造形成，在挡板槽帮当中铸造出的推移耳，属于液压支架连接与中部槽移动的重要部件，铲板槽帮能够有效促进采煤机的运行，并起到一定支撑作用；中板承担着刮板链和煤运行载体的角色；底板属于链条的一个返程通道；联接板需要先焊接到挡板槽帮的翼板当中，再将轨座焊接到联接板当中，销轨装配在轨座当中，和采煤机当中的滚轮之间相互啮合，推动采煤机的正常运行，同时将电缆槽安装到联接板当中，工作面采用的水管、电缆以及信号线等全部放置到电缆槽当中。要求所有部件之间必须确保高精度与强度的联接，从而保障轨道连续性，使轨道互换性更强1。2.2刮板输送机中部槽零部件几何模型建立1）建立起挡板槽帮与铲板槽帮模型。挡板槽帮一般会安装到中部槽的老塘侧位置，能够起到挡煤作收稿日期：2022-02-25作者简介：窦浩浩（1988），男，山西晋城人，毕业于东北大学安全工程专业，助理工程师，从事煤炭洗选加工工作。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.041图 2刮板输送机的中部槽具体结构组成图 1刮板输送机结构组成中间段过渡段机头段机尾段中板轨座联接板底板铲板槽帮挡板槽帮结构设计2023 年第 2 期用，同时为刮板链创造输送通道，挡板槽帮的上部位置为轨座和联接板创造安装位置，后部位置有一个一体铸造成型的一个联接耳，联接耳属于中部槽与液压支架相互联接的一个位置。所以挡板槽帮在运作期间一般还会承受来自于采煤机与液压支架的力2。图 3为挡板槽帮几何模型。2）建立中部槽底板与中板模型。中板与底板和挡板槽帮与铲板槽帮之间采取焊接联接的方式。中板承担着链条、煤流与刮板的重要运动轨道以及支撑体，在工作过程中需要对运煤过程中产生的压力，摩擦力以及拉力等力进行承受。中部槽中板与底板几何模型，如图 4 所示。3）轨座、联接哑铃以及联接板模型的建立。联接板首先需要焊接到挡板槽帮的翼板当中，然后再将轨座焊接到联接板当中，在轨座上装配销座，并和采煤机当中的滚轮之间相互啮合，以推动采煤机的正常运行。2.3刮板输送机中部槽组装几何模型建立借助于建立零部件几何模型之后，根据设计与理论需求以及具体的软件功能来组装零部件。本文所分析的 SGZ1000/31000 型刮板输送机当中的中部槽由挡板槽帮、底板、中板、铲板槽帮、联接板、筋板以及轨座等零部件共同组成装配模型。通过 Pro/E 软件，能够为用户组装与设计提供科学合理的组装方案，也就是结合由上至下的基本理念。自底向上的主要设计模式，首先在零部件模块当中构造不同零部件的不同几何模型，而后在装配模块当中将不同零部件之间存在的装配关系建立起来，这种装配关系是借助于在零部件当中建立起的约束关系从而明确零部件在实际装配体当中的具体关系与位置3。Pro/E 软件能够为使用人员提供多种不同的约束方式，其中主要为放置、连接与移动。开展一般零部件装配过程中通常选择放置方法，而借助于移动则能够满足不同零部件在装配体当中的不同位置需求。图 5 为刮板输送机中部槽的几何模型。3刮板输送机中部槽受力分析刮板输送机当中的中部槽主要负责运送井工煤矿工作面当中的石料与煤炭等运输，在使用井工煤矿的工作面过程中，既会承受来自于煤快的摩擦力与压力，同时也会承受来自于刮板链当中的摩擦力，根据矿上返修中部槽当中的磨损程度不难发现，中部槽当中的中板磨损大多来源于刮板链产生的摩擦。中部槽在刮板输送机当中所占据的比重最大，大约达到了整机的 65%甚至更多，同时也具有最多的维修量，一般最为明显的表现就是中部槽出现严重磨损，这也是导致刮板输送送机发生失效的根本性因素。因此不难发现，在刮板输送机的中部槽应用期间，时间长短将对刮板输送机使用寿命产生直接影响。中部槽在运送与采掘煤炭期间，采煤机会在中部槽上部进行运动，并向中部槽施加一定运行负荷；液压支架辅助刮板输送机移动过程中，会向中部槽施加一定的拉架力与推力；同时还有大块的石料与煤块产生的较大冲击力4。4刮板输送机中部槽设计优化应用效果分析由某企业针对刮板输送机中部槽进行了优化设计、重新制造、严格检验与出厂验收，先后应用于多项综采作业当中，针对约 600 万 t 煤开展了综采作业。在使用期间，该企业技术人员针对刮板输送机、破碎机、自动移动装置以及转载机等成套设备开展了详细检查与分析：发现中部槽、机头与机尾架当中的链道平滑，没有发生异常的损坏与磨损，平均磨损量不超过 2 mm；链条与刮板没有明显的异常损伤，情况保持良好；链轮组件没有明显磨损，密封性良好；电机与减速器都能够保持正常运转，电缆槽一类结构部件没有明显变形，整体结构保持完整5。参考文献1陈明.刮板输送机中部槽结构分析与优化设计J.机械管理开发，2021，36（12）：71-72；75.2刘波.刮板输送机中部槽优化设计研究 J.机械管理开发，2021，36（12）：125-127.3刘桐.刮板输送机中部槽摩擦学现状与前景研究J.装备制造技术，2021（9）：236-238.4裴英超.刮板输送机中部槽摩擦学特性研究D.济南：济南大学，2021.5刘全喜.矿用刮板输送机中部槽结构的优化设计及应用J.煤炭与化工，2020，43（12）：75-77.（编辑：王慧芳）图 3挡板槽帮几何模型图 4中部槽中板与底板几何模型图 5刮板输送机中部槽几何模型（下转第 112 页）窦浩浩：刮板输送机中部槽的设计及优化研究109机械管理开发第 38 卷M=FL.（3）式中：F 为机械爪受到舵机的扭力，取 35N；L 取 0.09m。通过计算可得机械爪提供最大的力矩 Mmax为3.25 N m。2结语本文针对目前水下管道清洁装置智能化程度低、人机交互性差的问题，设计并开发了一款智能水下管道清洁机器人，将水下机器人的巡检功能与视觉控制相结合，可以根据水下管道修正自身巡检轨迹，加强了人机交互的功能。通过实验分析，实现了设计要求。机器主体还可以根据用户的需求搭载不同的传感器从而实现功能扩展，提高了清洁效率和经济效益。参考文献1王升浩，张焱，黄大权，等.基于巡管应用的水下机器人研究J.科技视界，2021（3）：16-18.2章程.征服海洋未知海底：详解智能水下机器人J.机器人产业，2016（1）：75-84.3罗松，庄瑞，张恩勇，等.水下结构油气泄漏检测新需求及多技术融合应用设想J.中国海上油气，2021，33（1）：201-207.4陈致远，朱叶承，周卓泉，等.一种基于 STM32 的智能家居控制系统J.电子技术应用，2012，38（9）：138-140.5任国晶.深度传感器的研制与实验D.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.6袁振洋，孔放，刘峻宇.基于 PID算法的智能小车电磁循迹方法研究J.电子制作，2022，30（1）：27-30.7钱平，顾才东，马建圆，等.基于 OpenMV 的水下机器人管道巡检比赛策略研究J.无线互联科技，2021，18（1）：100-101；120.8刘丹.聚碳酸酯在汽车车窗上的应用J.汽车工艺与材料，2014（12）：9-12.9刘涛，杨凤鹏.精通 ANSYSM.北京：清华大学出版社，2002.（编辑：王慧芳）图 6舱体静压力受力图图 7舱体承受最大静压力分布图图 8水下机器人回收机构Design and Research of Underwater Pipeline Cleaning RobotZuo Yihai,Zhang Kai,Kong Xianyi,Pu Jiawen,Zhao Yipeng,Hou Yujun（Engineering Training Center,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan Shanxi 030008）Abstract:Aiming at the problems of low intelligence degree and poor man-machine interaction of underwater pipeline cleaning equipmentat present,this paper designs an underwater pipeline cleaning robot that integrates intelligent inspection and pollutant removal.The robotuses STM32F407ZGT6 microcontroller as the core processor.The pipeline information is collected by camera and the propellers distributedin the four corners are controlled by PID algorithm to realized the robot underwater motion control and intelligent pipeline inspection.During the cleaning process,the mechanical arm and OpenMV module are used to clean the sundries on the pipeline.The underwaterpipeline cl