[摘 要]隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，無論是生產(chǎn)還是生活領(lǐng)域?qū)γ禾抠Y源的需要在日漸提升。當前我國主要的煤炭開采使用的是膠帶機運輸煤炭，因礦井的原因，需要使用膠帶機搭接的方式，如此便產(chǎn)生了煤炭經(jīng)過搭接段拋落時對膠帶機的沖擊。為了降低煤炭拋落時對膠帶機的破壞，需要使用緩沖托輥緩解沖擊力。但緩沖托輥也會因為煤炭開采量過大而無法發(fā)揮其緩沖效果。基于此，本文擬以礦用膠帶機緩沖托輥的改進設(shè)計為研究主題，在分析緩沖托輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，提出了相應的改進措施，希望能夠為相關(guān)部門提供參考。
　　[關(guān)鍵詞]煤礦開采；膠帶機；緩沖托輥；改進；設(shè)計
　　中圖分類號：S343 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0068-01
　　前言
　　經(jīng)濟的發(fā)展使我國對于能源資源的需求量日益增大。煤炭作為傳統(tǒng)的能源資源，近年來無論是其使用量還是開采量都達到了前所未有的程度，為了滿足國家生產(chǎn)、人民生活對煤炭資源的需求，我國各大煤炭開采企業(yè)都開始致力于大規(guī)模、高效率地開采煤礦的研發(fā)之中。
　　就煤炭從礦井到地面的運輸來說，最為主要的設(shè)備是膠帶運輸機，該設(shè)備有著運量大、連續(xù)性強、自動化水平高、易操作、運輸效率高等優(yōu)點，工人在井下將煤炭分離后，便用膠帶運輸機將之運送到地面。盡管膠帶運輸機有著如此多的優(yōu)點，但在煤炭開采量提高到一定程度時，也會發(fā)生設(shè)備的故障問題。具體來說，如膠帶機搭接部分因傳送帶上的煤炭掉落，而產(chǎn)生的對膠帶托輥的破壞問題，如果不得到及時的處理，將會減少膠帶運輸機的使用壽命。在下面，我們通過分析煤炭拋落時對膠帶機的沖擊情況，繼而有針對性地對膠帶托輥的緩沖進行改進設(shè)計，希望以此來解決膠帶緩沖托輥的使用問題。
　　1 煤炭拋落對膠帶機搭接處的破壞分析
　　就當前的煤炭開采來說，礦井作業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)代的機械化，井下的運輸距離達到幾公里之長。一般來說，當煤炭的運輸距離較短時，可以使用一條膠帶機進行煤炭的運輸，但是當運輸距離過長時，或者運輸通道有拐彎及交叉之時，則需要使用搭接的手段實現(xiàn)膠帶機的設(shè)置，繼而進行煤炭的運輸工作。
　　而在實際中，礦井下的煤炭往往采用的是膠帶機搭接運輸?shù)姆绞�。膠帶機的搭接方法可分為直線式和彎曲式的兩種，具體詳見圖1所示。
　　上圖之中，H表示的是膠帶機搭接的高度，也就是煤炭拋落時的高度；L表示的是煤炭拋落的距離，其中L的數(shù)值會因為搭接的高度H與膠帶機的運轉(zhuǎn)速度V的變化而發(fā)生改變。而就煤炭拋落時生成的沖擊力f來說，對其數(shù)值造成影響的因素包括膠帶機的搭接高度H、膠帶機的運行速度V、煤炭的運載量Q、煤塊的棱角a等，用公式表示即：f=（H、V、Q、a）。
　　煤炭拋落時對膠帶機的破壞主要是沖擊力，其主要表現(xiàn)有兩種：第一、因掉落的煤塊對膠帶機下面的膠帶造成沖擊，尤其是那些質(zhì)量和體積較大的煤塊，往往更能夠造成較大的沖擊，這樣會讓膠帶機的下部承受較大的壓力，如果不及時處理，將極大減損膠帶機的使用壽命；第二、煤塊拋落除了給膠帶機下部造成破壞外，還會增加膠帶機托輥的維修率。我們知道，實際的井下作業(yè)會存在許多的突發(fā)情況，因此膠帶機的使用狀況和運輸要求都會因?qū)嶋H的需要而進行調(diào)整，所以膠帶機的搭接高度H、膠帶機的運行速度V、煤炭的運載量Q等都是會發(fā)生變化的。對此，在達到實際需要的前提下，要盡量對煤塊拋落下方的緩沖托輥采取改進設(shè)計的方法，以之降低煤炭拋落對膠帶機的損害，延長膠帶機的使用壽命。
　　2 煤礦礦用膠帶機緩沖托輥的改進方案
　　一般來說，膠帶機的緩沖托輥安置在膠帶機的受煤段，該部分在使用時，會承受煤炭拋落時產(chǎn)生的壓力，故也稱為落料段。就目前來說，大部分膠帶機緩沖托輥使用的材質(zhì)是橡膠，使用時將橡膠墊圈套在托輥上，這樣當煤炭拋落時，橡膠圈首先將煤炭下落時的壓力緩釋，在保護鋼托輥的同時也起到保護膠帶機的作用。
　　雖然橡膠圈對煤炭的拋落有緩沖效果，但是一旦煤炭的開采量過大時，橡膠圈來不及緩解便承受下一次的壓力，長此以往會因為疲勞而致使其緩沖效果大打折扣，對膠帶機的保護也會受到影響，下面我們來探討如何對緩沖托輥進行改進。
　　2.1 膠帶機緩沖托輥的改進設(shè)計原理
　　膠帶機緩沖托輥的改進設(shè)計要秉持簡單有效的原則，盡量在原有的基礎(chǔ)上進行調(diào)整設(shè)計，以降低改進設(shè)計加工對膠帶機的影響和生產(chǎn)成本的控制，從而讓緩沖托輥的緩沖減壓效果有質(zhì)的提升�；�于這些考慮，我們采用了機械式的曲柄滑塊設(shè)計。我們在滑桿L2之上，增加了彈簧以提升其緩沖的效果，當煤炭拋落時，彈簧會輔助橡膠圈環(huán)節(jié)煤炭帶來的壓力。其工作時的具體動作流程如下：
　　煤炭拋落，其下墜時的壓力使得L1進行左右方向上的運動，這樣使得連接的L2下滑并也開始運動。當L2下滑時，安置在其中的彈簧開始工作，與此同時緩沖托輥的橡膠圈也發(fā)揮起緩沖效果，而彈簧的作用在于利用其壓縮減少煤炭拋落壓力對緩沖托輥的沖擊，從而起到了對緩沖托輥的再次保護作用，極大地提高了膠帶機緩沖托輥的韌性。
　　2.2 膠帶機緩沖托輥的設(shè)計制造
　　就上述的設(shè)計原理來看，緩沖托輥的緩沖能力可以得到較明顯的改善。而在實踐組裝時，要解決的是緩沖彈簧的壓縮問題，以確保緩沖托輥在使用時能夠保持平衡。所以在此處最重要的問題是如何確定彈簧倔強系數(shù)μ，使彈簧在拋落沖擊力的作用下和下落力的作用下起緩沖作用。
　　由于計算較為復雜，難以精確計算。根據(jù)拋落沖擊力的計算公式f=（H、V、Q、a），要先分析H、V、Q三個變量的影響，以實現(xiàn)在靜態(tài)條件下對煤炭拋落沖擊力f的計算。加之考慮托輥的自身重量q，利用杠桿理就可以計算出實際的沖擊力f大小，然后再計算出彈簧的壓力F，故我們便較為方便地計算出彈簧的倔強系數(shù)μ。這里要強調(diào)的是，在設(shè)計中也考慮壓縮彈簧的可調(diào)量。因為這里是從F，U計算出來的是一個參考值，彈簧可以產(chǎn)生合適的彈性，也必須對壓縮量的大小進行調(diào)整。
　　就此來看，該改進設(shè)計的過程相對簡易，只需使用滑桿L2的彈簧實現(xiàn)的二次緩沖，就能夠使煤炭拋落時對膠帶、產(chǎn)生的沖擊力明顯釋放，并且對原來緩沖托輥的尺寸等不會造成較大的變化，從而對保持原始托輥安裝結(jié)構(gòu)具有積極意義。與此同時，改進后的緩沖托輥只需要增加少量的附件，其緩沖功能便可以大大提高，且加工裝配相對方便，制造成本沒有明顯增加。
　　3 結(jié)語
　　綜上所述，為了延長煤礦礦用膠帶機的使用壽命，需要在承受煤炭拋落處的緩沖托輥上采取改進設(shè)計的方法。我們經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當煤炭的開采量過大時，膠帶機緩沖托輥會因為疲勞而造成緩沖效果的下降。對此，我們采用在緩沖托輥上加設(shè)彈簧的方法，以提升其緩沖能力。經(jīng)過反饋和調(diào)整，這一設(shè)計確實起到了提升緩沖托輥緩沖能力的效果，并且經(jīng)過改進后的膠帶機緩沖托輥，較原來的結(jié)構(gòu)變動不大，工程量較小，因而易于大規(guī)模的推廣和使用。
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