孙长鹤

（中煤张家口煤矿机械有限责任公司，河北 张家口 076250）

转载机是煤矿采掘工作面的主要运输设备之一。工作面转载机主要用来与刮板输送机、采煤机、液压支架、破碎机等设备配套而实现落煤、装煤、运煤、移溜等工序的机械化。在现代转载机中，把物料从爬坡转向水平是由转载机凸槽实现的，为了实现这一目的，凸槽的中、底板采用上弧形结构，如此的设计决定了凸槽所面临的中底板严重磨损的问题。

1 凸槽的设计要点

设计凸槽要依据由采煤机制造商、液压支架制造商、刮板输送机制造商和用户签字确定的技术协议等技术文件，本着采煤机割煤能力Qc≤刮板输送机输送能力Qs≤桥式转载机的转载能力Qz≤破碎机的通过能力Qp≤顺槽皮带机输送能力Qd的原则，而上述技术文件中已经明确了输送机、转载机的输送量以及相对应槽宽，从而确定转载机的最小截面积F

式中，Qz为桥式转载机的转载能力，t/h；q为输送机

每米长度上货载重量，kg/m；V为刮板链运行速度，m/s；F为输送机溜槽装载断面面积，m2；γ为货载散集比重，t/m3，煤0.85～1；ψ为输送机溜槽装满系数，一般取0.65～0.9。

进而确定了凸槽上槽口（中板上表面至凸槽盖板下表面）高度G：

转载机最高点高度，要考虑安装运输的起吊空间、顺槽的变形情况等，顺槽高度较小时，对转载机总高度要求较严格，高差应大于300毫米，一般为400～500毫米，架桥段的总高度与凸槽出口总高度一致，凸槽出口过煤量应≥凸槽入口过煤量，故而凸槽出口总高度≥凸槽入口总高度，综合考虑计算结果及巷道工作空间最终确定G。此外，上下链道尺寸应保证刮板顺利通过，并留有一定的间隙，凸槽两端面焊有联接板，与两端槽体通过螺栓联接。

2 凸槽的结构特点

转载机爬坡段α°的爬坡角完全体现在了凸槽上，这就要求凸槽的中底板也存在α°的爬坡角，即中底板两端直线段夹角为α°，通过上弧形实现折点过渡，解决这一问题的同时，我们又将面临凸槽自身所特有的问题——中底板磨损严重，尤其是上弧形过渡段。在设备的使用过程中，刮板链中链条会产生允许范围内的拉伸变形的情况，此种情况下，变形的链条会直接与中底板接触，而传统凸槽的中底板为整板一体结构，刮板链带动煤在行进过程中会对中底板造成磨损，随着时间的推移，磨损量会加剧，甚至将中底板磨穿，最后造成不可挽回的损失。传统凸槽结构如图1。

图1中1号件为中板，2号件为底板，爬坡角度为α°，下链道包络尺寸N（中板下表面与底板上表面之间的间距）＞M（凸槽与其他槽体接口处下链道尺寸）。

图1 传统凸槽组成

3 凸槽的结构改进

针对上述问题，本文将原有凸槽结构进行优化——中底板阶梯镶嵌式凸槽结构。该阶梯镶嵌式中底板结构，在中底板上下刮板链链条滑行处形成了向下的阶梯，之前链条链道线面小面积的滑动磨损转化为刮板下表面与中底板上弧面大面积的滑动磨损，工作状况下张紧的链条与中、底板接触几乎为零，近似悬空，凸槽允许的磨损量大幅度提高，凸槽的整体使用寿命得到提高，解决传统结构凸槽因中底板链道磨损严重提前报废的问题。同时，也减少了刮板链链条的磨损，延长刮板链链条使用寿命。具体情况结合图2做进一步说明。

如图2所示，中底板阶梯镶嵌式凸槽的主体槽体的中底板采用阶梯镶嵌结构，其他零件结构与传统凸槽结构基本一致。中板组件1与底板组件2之间是下链通道，中板组件1、底板组件2均为阶梯镶嵌式结构，此凸槽下链道的尺寸确定原则：为保证刮板链的顺利通行，下链道包络尺寸B（中板组件矩形弧板下表面与底板组件上弧形底板上表面之间的间距）大于等于链道出入口尺寸A（凸槽与其他槽体接口处下链道尺寸）。其中，上弧形中底板的半径应在工艺允许条件下，取符合条件的极大值，顶部过渡平滑，会有效减少磨损。

凸槽结构中板组件结构示意图（A-A剖视图和俯视图），如图3所示，中板组件为镶嵌结构，在上弧形中板上，刮板链链条滑行处切割宽度为D（D=刮板链链条立环厚度+100～200mm）的矩形通槽，用轧弯半径R1大于中板弧形r1的矩形弧板镶嵌焊接在切割槽处，这里上弧形中板切割掉的板料经过加工可以作为切割槽处镶嵌的矩形弧板使用，矩形弧板短边与中板交接处平滑过渡，而长边与中板交接处形成弧形阶梯，最大高度差C1。这样在中板上、刮板链链条滑行处形成了向下的阶梯，工作状况下刮板链通过时，链条与中板接触几乎为零，近似悬空，链条在凸槽的а°爬坡段顶部与中板的接触达到最小，曾经的链条链道线面小面积的滑动磨损转化为刮板下表面与中板上弧面大面积的滑动磨损。

图2 中底板阶梯镶嵌式凸槽

图3 阶梯镶嵌式凸槽中板组件

凸槽结构底板组件结构示意图（A-A剖视图和俯视图），如图4所示，底板组件设计理念与中板组件一致，仍为镶嵌结构，在上弧形底板上，刮板链链条滑行处切割宽度为D（D=刮板链链条立环厚度+100～200mm）的矩形通槽，用轧弯半径R2大于切割处底板弧形r2的矩形弧板镶嵌焊接在切割槽处，这里上弧形底板切割掉的板料经过加工可以作为切割槽处镶嵌的矩形弧板使用，矩形弧板短边与底板交接处平滑过渡，而长边与底板交接处形成弧形阶梯，最大高度差C2。这样在底板上、刮板链链条滑行处形成了向下的阶梯，工作状况下刮板链通过时，张紧的链条与底板接触几乎为零，近似悬空，链条在凸槽的α°爬坡段顶部与底板的接触达到最小，曾经的链条链道线面小面积的滑动磨损转化为刮板下表面与底板上弧面大面积的滑动磨损。

图4 阶梯镶嵌式凸槽中板组件

结合图3和图4，实践验证，负载一定情况下，凸槽允许磨损量大幅度提高，凸槽的整体使用寿命得到提高。即在中板、底板没有大范围磨损情况下，即镶嵌式中底板阶梯高度差仍存在时，中板、底板链道处的磨损就可以忽略不计，只有在中板、底板大范围磨损，镶嵌式中底板阶梯高度差为0时，中板、底板链道处的磨损情况才与传统结构凸槽类似。此中底板阶梯镶嵌式凸槽结构也相应减少了刮板链链条的磨损，延长刮板链链条使用寿命。同时，中板组件、底板组件采用的材料耐磨性能适中即可满足使用要求，成本降低，技术效果理想，另外，中板组件、底板组件采用阶梯镶嵌式结构也降低了零件加工难度。

4 结语

综上，论述了凸槽的设计要点以及传统凸槽与中底板阶梯镶嵌式凸槽的结构差异与特点，针对新结构，考虑到了经济性和可操作性，对凸槽的结构进行了进一步的优化，使得凸槽的使用寿命得到有效的改善。