【doc】EBJ—160型掘进查中间刮板输送机机槽失效分析及改进方案

【doc】EBJ—160型掘进查中间刮板输送机机槽失效分析及改进方案 EBJ—160型掘进查中间刮板输送机机槽失 效分析及改进方案 ;j一.: ? 36?山西机械tgg7丰第1期 EBJ--160型掘进机中间刮板输送机 机槽失效分析及改进方案 王铝蓓 (煤炭科学研究院太原分院) T" , 1 摘要 I,本文针对EBJ一 160型掘进机井下工业性试验时中问刮板辅送机机槽失效分析 嘏驾/;博热槲关键词:掘进机中间刮扳蝻送机机檀71'辑—PF—f一—一,1一IJJ' 0引言/致使试验中断.我们对事故的原因进行了详 EBJ一160型掘进机的研制是"八五期 间国家重点科研攻关项目,它的主要工作对 象是硬度在f8以上的巷道.装运机构是该机 的重要组成部分,其主要作用是将切割机构 破落下来的煤岩收集,耙装,输送至后部的转 载设备内.装运机构由装载部和中间刮板输 送机组成,其性能直接影响到整机工作的可 靠性.该饥在大同矿务局同家梁矿做井下工 业性试验对,由于中问刮板输送机机槽断裂, 细的分析,提出了合理的,有效的改进方案. 1对机槽断裂现象的分析 装运机构与主机的连接有三处:装载部 与履带架固定铰接;装载部通过升降油缸与 主机架连接;中间刮板输送机(以下简称输送 机)与主机架可动铰接(可前后移动) 输送机从整机尾部穿过主机架与装载部 通过链轮轴铰接,中间刮板输送机工作位置 见图1. 图1中何刮扳输送机工作位置示意图 机槽断裂发生在输送机前部,距离与装上至下断开,但底板还相连,说明该断面强 度 载部铰接点约1.2米处,恰好是机槽槽帮钢不够,而且是机槽上部受到了高的拉应 力所 与非槽帮钢中段的接壤处.观察断口并非焊致. 缝开焊,而是非槽帮钢段的板件断裂,断口扶首先,对原设计机槽进行受力分析.输 送 1997年第1朝王韶蓓:EB卜一l60型掘进机中问刮板输送机机槽失效分析及改进 方案'37' 机与主机的连接点只有两点,前部与装载部 铰接,后部与主机架可动铰接,它穿过主机架 并与主机架保持一定的间隙.按设计,装 载部铲尖应可抬高和卧底,在装载部抬高和 卧底时,输送机也随其上下移动,当装载部铲 尖抬高至最大高度250mm时,机槽与主机 间隙为:上部(此时最少)80ram,下部 ]50rnm;当装载部铲尖卧底至最大深度 200rnm时,机槽与主机架间隙为:上部 210ram下部(此时最少)20ram,因此,按设计 机槽只受到重力,刮板链张力的作用,由计算 知.这两个力不能引起机槽断裂擂甜实际工 况观察发现,由于输送能力大,机槽侧帮高度 有限,侧面溢漏岩粉现象比较严重,在龙门 处,湿岩粉落在机架底板上,不能及时排除, 被挤压成坚硬的岩层附在机架底板上,陡机 槽与机架底板之间的间隙捎失.并形成岩垫, 机槽接触后就受到机架桅加给它的作用力, 力的大小与铲板升降有关 2实际工况下机槽受力分析 根据装运机构所完成的动作(图1),有 两种情况:?铲板油缸收缩时;A点向上运 动,支反力F向上,这时机架给机槽的力, 不存在,由静力平衡条件可知,F也比较小, 机槽断裂的可能性不大.?铲板油缸推伸时: A点向下运动,,向下(角度未知),当槽帮 底碰到岩垫时,产生反力F,其值若过大,此 时+机槽断裂的可能性最大. 为了便于计算,我们假设出现最恶劣的 工况,铲尖与地面没有接触,油缸的推力通过 铰接点全部作用至机槽,同时忽略重力. 2.t确定F的方向 承输送机为研究对象,重力0,0点支反 力F!,岩垫给机槽的作用力r.的方向见图【 所示,由静力平衡知,,-的方向将为坚直向 下 22确定F【的太小 取铲板为研究对象,其受力见图2.取E 点为支点 2J?:0,k+FJ?Ll=0 式中F,左右两侧铲板升降油缸作用给铲 板的推力 j'2×{(D一d:)P=8,76X10(N)- L1一l的力臂Ll=680ram L:一,的力臂=120mm 代入上式可求得F-=5.41×105N 断裂截面所受弯矩为?=6.49×10N?m 图2铲板受力图 3机槽抗弯截面模量的计算及强度分析 机槽断裂处截面图见图3,该截面图形 是由8个长方形图形组成的,其形心坐标可 由下式求得: F.z. zc=卜 F 式中P一每个长方形图形的面积 z一每个长方形图形的形心坐标 1 J —一 10一l 图3机槽截面图 代入相应的尺寸求得截面图形形心坐 ? 38?山西机械l997年革1期 标:z=84.65ram,每个长方形对其形心轴 r 的惯性矩.,,.=fz甜F.,根据平行移轴, 每个长方形对截面图形形心轴的惯性矩为 Jt:J,l+?Fl 式中一各长方形形心轴至轴的距离 那么,整个截面图形对其形心r.轴的惯 性矩为 E n J.=王fJ,.+.F.) 『弋入相应尺寸,可求得 d=l6.6,143×l0-5m' 抗弯截面模量: I,l;一l07.38~l0m 式中z一最远点到中性轴的距离,此外 Z,=0.【55m 机槽断裂处板件材质为16Mn,板厚为 O,3m,由机攮设计手册查得材料的强 度极限为=580MPa.取安全系数=2,那 么 j 许用应力:Eo3=~29oMPa 许用安全系数:]?1 断裂面最大正应力:一' = 604.4MPa 安全系数:s一=]/d., =0.4798<Es] 显然可知,在此力作用下,机槽断面容易 产生失效. 4修改 4.1对于1}寄来正式生产的EBJ一160型掘 进机,应从整体出发,改进机架结构在强度 允许的情况下,尽量使机架废板后移,可采用 英国DOSCO公司生产的LH1300型掘进机 的机架结构,从根本上排除垫岩石的问题.机 架底板后移,还可以简化输逆机结构,整个输 送机设计成直的,既可改善受力情况,又可简 化生产工艺 4.2对于正在试验中的掘进机结构的改进 4.2.1改进后支点结构 由前面分析可知,机架底板上耐一层坚 硬岩粉后,使机槽与机架发生干涉,机架给机 槽维加了一个相当大的力.为了改善其受力 情况,将机槽与机架之间的可动铰接改为托 架式支点(见图4).当机架垫起机槽时,机槽 向上的自由度没有被限制.后部可向上抬起, 重力作用给机槽的弯矩将要少得多.输送机 与托架分离时,可通过清理岩粉或者增加调 整垫使其保持接触. 丘王篥 图{后支点结构示意固 4.2.2增加机槽高度 机槽断裂处槽高为240mm,这个高度是 局部高度.整个机槽的槽高为340ram.为了 防止漏岩粉.将这个局部高度增加至 340mm,使帆槽槽高保持一致. d.23机架底板上开孔 在强度允许的情况下,给机架底板上开 几个L,使得岩粉有足够的排出通道,不致短 期内就发生堆集现象. 通过上述分析.找出了讥槽断裂的原因, 是机架岩粉堆积使机槽遭受巨大额外反力所 造成本文提出并实施的技术改进方案.使机 槽在进一步的井下工业性试验中.工作情况 良好,保证了试验的顺利进行. ?