杨东明

（阳煤忻州通用机械有限责任公司，山西忻州 034000）

0 引言

随着我国煤矿事业的蓬勃发展，煤矿的建设与改造也在日益完善，力求打造国际化水准的同时，通过改造技术来提高我国煤矿综采的工作效率，降低安全隐患的产生，成为当下煤矿综采工作面机械改造的重点目标[1]。综采工作面转载机与带式输送机联锁控制改造技术，目前被煤矿领域广泛应用，它通过配套机器将转载机与带式输送机连接，实现二者之间的联锁控制，改造成功后可以保障综采工作面的高效运行[2]。本文以综采工作面转载机与带式输送机联锁控制改造为研究对象，通过相关联锁控制改造技术的应用，不断提高综采工作的整体运行效率，为同类技术操作提供一些有价值的资料。

1 工作概况

某煤矿综采工作面主要负责原煤的输出，通过刮板输送机将原煤载到桥式转载机，再由此过渡至带式输送机。若综采工作面向前推移，一般为1次后，工作面的液压支架会由操作工上前，对液压缸进行推移，输送机也因此发生移动，而此时的桥式转载机依据原有设计的配套拉移液压缸，并配合拉移链，将临时支设的顶板，或者是两帮上的固定点向前拉移。而此带式输送机的机尾上搭接着桥式转载机是依靠着机头来支撑滑车。一旦这种拉移转载的方式达到20次的设计极限后，则需要将带式输送机机尾进行缩移。

2 存在问题

由上述分析可见该煤矿原设计中的综采工作面运输方式比较复杂，原工作状态容易导致一系列的机械故障产生，具体如下。

（1）原工作状态中，带式输送机的皮带容易跑偏，导致装煤不匀，并且有大量的原煤泄漏，在此种状态下，会引发一系列故障。

（2）由上述工作状态得知转载机的结构为桥式，而这种设备在老化后，或者是在运行过坡架桥的位置时，容易出现塌腰现象，导致全部重量直接压在带式输送机的机尾部位，致使带式输送机无法正常运行，甚至会出现输送机的皮带撕带现象。

（3）在上述拉移的介绍中，转载机和带式输送机机尾是需要依托顶板或者是两帮上支设的固定点才能够达到拉移的工作效果，从而促进液压缸或回柱绞车能够顺利地完成工作。但是这种情况下，一旦出现顶板漏顶或者是两帮片帮的情况，该拉移方式会存在着一定危险，导致不安全的事故发生，从而降低系统的工作效率，安全出口难以得到有效地保障。

综上所述，根据所了解的该煤矿原机械设计运行中存在的问题，提出相应的优化方案。

3 转载机与带式输送机搭接设计

3.1 减速器与联轴器的选型与校核

依据上述分析，对减速器与联轴锁器进行合理选型与校对，从而保证转载机与带式输送机搭接的合理性；确定带式输送机的带速，测量好传动滚筒直径；还需要设置电动机转速推知减速器的传动比[3]，即：

式中：i为传动比；D为传动滚筒直径，m；L为输送机长度，m；v为输送带速度，m/s。

将数据代入式（1）得：

（1）机械功率计算

在对减速器进行选用时，需要考虑输送机系统的额度功率。若额定功率大于减速器的额定功率，则不可选用该减速器；若能够小于减速器的额定功率，表明其满足机械对功率的标准要求，则可以选用[4]。

（2）热容量校核

针对减速器的选型时，还要考虑减速器的热容量能否满足标准要求。一般规定中显示，减速器的实际热容量必须小于许可用的热容量。当对热容量进行校核时，可参照这一标准要求，若满足这一标准要求，则可以选用[5]。

（3）减速器的选型

联锁装置是驱动装置中重要组成部分，是保证转载机与带式输送机搭接有效性的关键[6]。一般联锁装置分为高速与低速，通常将其安装在电动机与减速器之间，还位于传动滚筒与减速器中间[7]。由上述计算可知传动比为31.4，则减速器的选择规格型号为DCY450-31.5。

（4）联锁装置的选型

由上述分析可确定联锁装置分为2种速度，是由减速器实现其功能的装置。目前，对于高速联轴器主要有3种组成：液力联锁装置、尼龙柱锁联锁装置、粉末联轴器[8]。另外，低速的联锁装置较为常见的有棒销联轴器和十字滑块联轴器[9]。结合本次研究对象的实际情况，在转载机与带式输送机搭接设计中，需要保证能够有效地改善起动、调速和均衡荷载等。综合考虑，计算联锁装置中的联轴器转矩为：

式中：TC为计算转矩，N·m；Tn为联轴器公称转矩，N·m；PW为驱动功率，kW；n为工作转速，r/min；K为工况系数，见DT(II)设计手册表，K=1.5。

代入数据计算得TC=74 609 Nk m，查DT(II)设计手册，选ZL13型弹性柱销齿式联轴器。

3.2 联锁控制改造方案

3.2.1 缩短转载机机身长度

确定上述方案后，需要具体考虑转载机机身长度的缩短。转载机的高度实际需要调节，本次研究的转载机为了匹配联锁，需要将其高度降低，再将原来系统机头出现的滑车现象消除。此外，还需要考虑带式输送机机尾处的纵梁，需要将这一纵梁一并拆除，从而有效地降低机械的自重，保证机械运行过程中的负荷由此减小。同时，这种原有设备的就地改造，也节约了设备资金的成本投入。具体改造如图1所示。

3.2.2 设计高强度带式输送机尾架

由上述分析可以看出，目前老式的桥式转机机头会出现滑车现象，并且带式输送机机尾的纵梁也严重影响原煤实际运输，如若改造需要考虑将其拆除，还要考虑滑车现象。改造后，需要保证二者形成一体式的运行结构，并且提升了带式输送机的耐磨性能，也延长了现有设备的寿命。在改造与设计加工过程中，需要先行测算好带式输送机的输送量，根据输送量进一步验证改造的合理性。

带式输送机的运输能力，需要先行计算物料的断面积，而后计算运行速度以及输送机的倾角。其中，倾角是考虑出现踏腰与倾斜的时候，全部重量在输送机上的原煤堆积面积的可承受度。

带式输送机作为连续运行的运输机械，改造后需要保证均匀、连续性地装载，此时所需的运输能力为:

式中：Q为运输能力，t/h；v为物料的运行速度，m/s；q为单位长度上所装物料的质量，kg/m。

式中：γ为物料的堆积密度，kg/m3；F为在运行的输送带上的物料的最大横截面积，m2。

转载机与带式输送机搭接时，需要按照上式计算运输能力，并通过校验保证运输能力达到标准；而后，考虑二者连接时，输送带沿倾斜方向运输原煤，原煤随着倾斜会产生的堆积面积，需要将这一堆积面积减小，从而保证其正常运行。由此可知，计算带式输送机的最大运输能力，应考虑倾斜系数，则带式输送机的最大运输能力：

式中：κ为输送机的倾斜系数。

3.2.3 转载联锁系统的改造

图1 转载机改造示意图

依托液压支架的手把功能，来进一步实现推移，并且能够减少回柱绞车现象，该手把的操作，能够对原设计方案中的拉移起到一定的辅助作用。此种操作，有效减少了人工操作带来的风险。同时，在不同自然条件下，还需要考虑恶劣环境下会引发转载机的机头卸煤点处，出现带式输送机的飘带现象。通过对带式输送机与转载的有效搭接，设置合理的联锁系统改造，能够有效地解决这些不安全问题。

3.2.4带式输送机机尾自动调偏滚筒设计

在搭接过程中，还需要考虑带式输送机机尾自动调偏滚筒的设计，从而防止皮带跑偏，这也是带式输送机与转载机改造的核心目的，以此来较好地提升综采工作面的工作效率。本设计中，将带式输送机机尾处按置自动调偏滚筒装置，从而达到即定的设计目标。

4 结束语

传统的老式采煤运输系统下，会产生一系列的不安全因素，也制约了采煤工作效率的提升。随着我国科学技术水平的不断提升，各行业都在不断的改善现有的工作现状问题。而煤矿行业也不例外，在不断的经验摸索过程中，综采工作也有了进一步的拓展。

如本次研究对象中的综采工作面转载机与带式输送机联锁控制改造，在充分了解文中某煤矿运行状态，确定了该煤矿采煤运输设备存在的问题，有针对性的提出了改造的建议。该煤矿的设备在实际运行过程中，由于设备老旧，一些小故障频发，而这种状态下，也严重的导致了该煤矿综采工作效率，也存在着一系列的潜在危险因素。而购置新设备的情况下，怕耗费的人力、物力，显然让煤矿无法承受。因此，改造传统运输设备，是目前该煤矿最为合理的方案。

为了充分解决目前现有煤矿运输的问题，对减速器与联轴器的选型进行了相应了校核，以此来保证转载机与带式输送机的有效搭接。另外，对于转载机与带式输送机能否解决目前的问题，进一步对联锁控制改造方案做出了确定，测算了改造后带式输送机的运输能力，考虑了倾斜可能带来的影响因素，并将这一影响系数与运输能力公式相乘，从而保证运输能力能够优于传统运输要求。

研究结果表明，综采工作面转载机与带式输送机联锁控制改造中，原工作状态、原机械结构，以及工作状态下的运行方式均是影响综采工作面的关键问题，通过研究结果得到转载机机身长度的缩短，从而降低了机械的自重，并且保证了机械运行过程中的高负荷由此减小；进一步得到高强度带式输送机尾架的设计方案，以此来确保运载达到标准，提升工作效率；另外，液压缸连接转载机尾部与液压支架的设计及转载联锁系统的改造，能够防止绞车产生的不安全事件发生。带式输送机机尾自动调偏滚筒的设计确定，能够防止输送带跑偏，保证输送机的安全稳定运行。通过理论性的演算，结合实际综采工作面的运行问题，能够有针对性的解决现实问题。

综上所述，综采工作面转载机与带式输送机联锁控制改造初始，需要综合考虑煤矿旧式设备存在的问题，根据现有问题的分析，提出优化的设计方案，进而达到转载机与带式输送机联锁控制改造的目的，提高综采工作的效率，降低运营成本的投入。