论行运中的紧链力

论行运中的紧链力

随着中国工业水平的提高，煤炭开采设备得到了前所未有的发展。越来越多的重型和超重型刮板输送机应用在长壁综采工作面。超重型刮板输送机采用了大行程伸缩机尾、液压马达紧链、软启动装置以及监控系统等先进技术,以保证采煤工作面的高产高效。通常刮板输送机在工作面的布置是下行运输,下行运输能够降低刮板输送机的功率消耗,改善刮板输送机的受力情况,各张力点受力适中。受工作面条件的限制,上行运输不可避免。刮板输送机在上行运输时的受力状况与下行运输相比,有很大的不同,受力状况更为恶劣。上行运输容易对刮板输送设备造成损坏,大幅降低其服务年限。1需要的拉力合适的紧链力是保证刮板输送机正常运行的重要因素。紧链力对用于超长工作面的超重型刮板输送机的影响更为突出。紧链力是指使用紧链装置把具有初张力的链条接在一起所需要的拉力。初张力即预紧力,是指刮板输送机静止时,封闭链条内的张力,此时链条各点张力均相等。紧链力可以理解为在空载条件下,刮板输送机按正常链速运行且链条各点张力均相等时需要的拉力。如图1、2所示,刮板链与机头链轮分离点为S1,按照刮板链运行方向,各分离点分别为S2、S3、S4。在此采用逐点张力计算法计算各张力点张力。牵引机构某一点的张力,等于沿其运行方向后一点的张力与这两点之间的运行阻力之和,根据式(1)可得式中:Wd为下链道运行阻力;Wu为上链道运行阻力。1.1煤的中部槽处理工艺设计由于刮板输送机的机头和机尾各有一动力部,通常功率相同,则有将式(2)、(3)代入式(4),并整理得因此,上链道运行阻力下链道运行阻力式中:q1为单位长度上煤的质量,kg/m;q2为单位长度上刮板链质量,kg/m;w1为煤在中部槽中的运行阻力系数;w2为刮板链在中部槽中的运行阻力系数;L为刮板输送机铺设长度,m;β为刮板输送机铺设倾角,(°)。式(6)中“±”的取用原则:上运取“+”,下运取“-”,而式(7)的符号则与之相反。因此β只是表示角度的数值,并没有符号。紧链力是在空载时链条的张力,即q1=0,则有当上行运输时,Wu-Wd>0,即S1>S3。当下行运输时,Wu-Wd<0,即S1<S3。因此,当上行运输时,S3(即机尾链轮与刮板链的分离点)为最小张力点;当下运时,S1(即机头链轮与刮板链的分离点)为最小张力点。1.2s13g紧链装置紧链时的张紧力式中:E0为刮板链的刚度,N·m;ΔLh为接链时,刮板链多拉长的长度(约链环一个节距),m。刮板链初张力当Wu-Wd>0时,S1>S3,S3为最小张力点,则将式(2)、(3)、(13)代入式(12)得当Wu-Wd<0时,S1<S3,S3为最小张力点,则将式(2)、(3)、(15)代入(12),得当工作面上行运输时,将式(8)、(14)代入式(11),得上行运输紧链力当工作面下行运输时,将式(9)和(16)代入式(11),得下行运输紧链力按以上张力确定的最小张力点张力原则上为零,但很难保证。一般在计算时,最小张力点Smin的张力值取4~6kN。因为S1和S3分别为下行运输和上行运输时的最小张力点,所以S1=S3=Smin,则有因此,无论是上运工作面还是下运工作面,在相同的倾角下,紧链力的大小是相同的。1.3刮板链内t+kcos+sin从式(19)可以看出,紧链力的大小受到输送机铺设倾角(即工作面倾角)的影响。链条的紧链力此时β表示的是无符号角度数值。上运和下运对β的值没有影响。所以函数T(β)的曲线是关于y轴对称的,且T(β)>0。为了方便研究,将式(20)简化。通常刮板链在中部槽中的运行阻力系数w2取0.3,那么令k=0.5q2Lg,则T(β)=Smin+k(cosβ+sinβ)=Smin+2ksin(β+45°)。(22)其中,k是根据具体情况的确定数值,Smin=6000是常量。k影响T(β)的振幅,Smin使得T(β)的曲线整体上移。例如,某型号刮板输送机单位长度上刮板链质量q2=108.59kg/m,铺设长度为180m,铺设倾角在-45°~+45°变化时,其张紧力的变化情况如图3所示。紧链力随着工作面倾角的增加而增大;水平铺设时,需要的紧链力最小。2工作表面运时,把“”符号作为“”的编码,司法/机械化后,ss-s1/s12以上讨论的前提是空载。刮板输送机在运输货物时,其受力状况变得复杂,此时的链条松紧情况发生了很大变化。将式(6)和(7)代入式(5),得当工作面上运时,式(23)中的“±”符号取“+”,所以,S1-S3恒大于零。根据式(4),则有S4-S2=S1-S3恒大于零。那么,当工作面上运时,S3(即机尾链轮与刮板链的分离点)始终是最小张力点,而S4(即机头链轮与刮板链的啮入点)始终是最大张力点。3刮板是松导致无法进入使用状态的链条太松超重型刮板输送机一般配有伸缩机尾,而在设计时,伸缩机尾链轮中心高度往往要低于机头链轮中心高度,即矮型机尾。在上运时,链轮中心距中板最低点的垂直距离进一步减小,刮板链下落主动力小。整部刮板输送机的最小张力点就出现在这个部位,刮板链最松弛,容易造成刮板的堆积。刮板输送机运量越大、工作面越长,链条堆积情况越严重,就特别容易造成跳链、别卡,甚至发生断链等事故。在出现跳链、别卡及断链问题时,往往首先想到的是链条太松,应当增加刮板链的紧链力。这使得整条刮板链一直处于非正常紧链力的状态下运行,加剧了刮板输送机各部位的磨损。由于紧链力的增加,链条与链轮啮合时的应力相应增加,导致了链轮与链条的非正常磨损。机头链轮与刮板链的啮入点始终是最大张力点,因此加剧了机头链轮与整条刮板链的磨损。由于机头链轮与刮板链的啮入点是最大张力点,因此靠近机头部分的中部槽磨损加剧。中部槽与机头卸载高度存在高度差,刮板链要经过过渡才能从中部槽到达机头高度,刮板链呈现下凹状。由于链条张力的存在,刮板链有拉直的趋势,增大了刮板对中部槽上沿的正压力,加剧了中部槽上沿的磨损。过渡槽磨损加剧,主要表现在机头部分的过渡槽,与中部槽磨损加剧的原因类似。4局部水平工作面尽管上行运输会带来很多问题,但是上运工作面不可避免,因此需要采取措施,把上运工作面对刮板输送机的影响降至最低。(1)工作面机尾段留底煤。在上运工作面的机尾部分营造局部水平工作面的环境,有利于分散刮板链的堆积。(2)提高机尾的高度。上运工作面刮板输送机不采用矮型机尾,以提高刮板链的主动下滑力。(3)机头过渡槽应平缓过渡,增加过渡槽长度,降低刮板拉直的趋势,减小对溜槽上沿的压力,以减少对上沿的磨损。(4)控制合理的紧