CN103912276A - 矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机 - Google Patents

Abstract

本发明属于高效快速掘进后配套设备的技术领域，具体涉及一种矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，解决了现有转载机不能满足高效快速掘进要求的问题。其包括依次连接的卸料部、倾斜段、平段、装载部和料斗，倾斜段、平段和装载部接地部分都设置有若干悬挂支撑轮，悬挂支撑轮包括悬挂支撑臂组件、支撑轮连接组件和支撑轮组件，悬挂支撑臂组件下端铰接于支撑轮连接组件，悬挂支撑臂组件中段铰接悬挂油缸的活塞杆端，悬挂油缸的缸筒端铰接于转载机各部分主体部分，悬臂支撑臂组件上端也铰接于转载机各部分主体部分。本发明能够自动适应地面状况，在锚杆机锚护作业时跟随前方掘进设备自由前进、后退，实现连续运输。

Description

矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机

技术领域

本发明属于高效快速掘进后配套设备的技术领域，具体涉及一种矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机。

背景技术

随着高效综采工作面的快速发展，巷道掘进已成为制约煤矿高效集约化生产的主要瓶颈。例如某矿区煤炭开采以井工为主，随着综采工作面产能的提高，年消耗回采巷道数量大幅度增加，而掘进水平得不到大幅度提高，采掘比例失调，导致其掘进队伍多达67个，人员数量庞大，安全问题突出，煤巷的快速掘进成为制约这些大型矿井高效集约化生产的共性关键问题。因此，改革现有掘进工艺系统就显得很有必要。

高效快速掘进后配套技术与装备是一种全新理念，需要统筹考虑快速掘进、连续运输、掘锚平行、安全防护、除尘通风和辅助运输，其能有效提高巷道掘进效率，减少矿井掘进队伍数量，实现减员提效。

高效率的连续运输系统是高效快速掘进需要解决的关键问题，传统掘进工艺下常用的连续运输设备主要有转载机+皮带机、连续运输系统。转载机+皮带机系统应用范围较广，但搭接长度小，需要频繁延皮带；连续运输系统设备多，体积大，操作复杂。两种配套系统均不能满足高效快速掘进的要求。

发明内容

本发明的为了解决现有转载机不能满足高效快速掘进要求的问题，提供了一种矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机。

本发明采用如下的技术方案实现：矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，包括依次连接的卸料部、倾斜段、平段、装载部和料斗，并配备液压系统和电气系统，

所述的倾斜段、平段和装载部接地部分都设置有若干悬挂支撑轮，所述的悬挂支撑轮包括悬挂支撑臂组件、支撑轮连接组件和支撑轮组件，悬挂支撑臂组件下端铰接于支撑轮连接组件，悬挂支撑臂组件中段铰接悬挂油缸的活塞杆端，悬挂油缸的缸筒端铰接于转载机各部分主体部分，悬臂支撑臂组件上端也铰接于转载机各部分主体部分。

所述的倾斜段包括倾斜段刚性架组件，倾斜段刚性架组件包括沿转载机前进方向自前到后依次连接张紧刚性架、普通刚性架、带限位刚性架、平段支撑刚性架以及带压带轮刚性架，平段支撑刚性架底部两侧分别连接悬挂支撑轮。

所述的平段包括平段刚性架组件，平段刚性架组件包括沿转载机前进方向自前到后依次连接的双悬挂刚性架、单悬挂刚性架、普通刚性架以及过渡段刚性架，双悬挂刚性架架体两侧分别连接两组悬挂支撑轮，单悬挂刚性架架体两侧分别连接一组悬挂支撑轮，平段的每相邻两个刚性架的顶部通过销轴铰接，每相邻两个刚性架底部通过角度调整油缸连接，角度调整油缸的两端分别与两相邻刚性架铰接。

所述的装载部包括装载部机架，装载部机架两侧分别连接悬挂支撑轮，装载部两侧还设置有举升油缸，举升油缸的缸筒端与过渡段刚性架铰接，举升油缸的活塞杆端与装载部机架铰接。

所述的液压系统包括角度调整油缸、悬挂控制阀、换向阀以及蓄能器，所述的悬挂控制阀的执行口A连接悬挂油缸有杆腔，悬挂控制阀另一个执行口B通过单向液控控制阀连接蓄能器和悬挂油缸无杆腔，悬挂控制阀的两个执行口端分别设置平衡阀，所述的悬挂控制阀为三位四通换向阀；所述的换向阀的执行口C连接角度调整油缸有杆腔，换向阀的另一个执行口D连接角度调整油缸无杆腔，角度调整油缸的有杆腔和无杆腔分别通过平衡阀锁定，所述的换向阀为三位四通换向阀。

高效快速掘进后配套需要采用新式连续运输体系，通过自移转载机、履带式自移机尾、迈步式自移机尾一整套设备实现高效可靠运送煤炭，同时实现掘进一天不需延长皮带。本发明所述的矿用牵引式自移转载机作为高效快速掘进后配套的重要组成设备，第一，由于高效快速掘进后配套采用的皮带转载机输送距离较长，自移转载机的前部紧跟掘进设备，穿过锚护设备，卸料端搭接在移动转载机上，如果仅靠前后两端支撑则自身结构刚性不足，还会增大两端支撑设备的接地比压，本发明在中间加设辅助支撑机构。并且，加设的辅助支撑机构还了具备以后条件：首先，井下工作环境恶劣，不可避免地出现凹凸不平，所以本发明的辅助支撑机构能够适应各种巷道底板；其次，在自移转载机行进过程中，遇到凹坑或凸起，中间支撑自动伸长或缩短，且在此过程中支撑力保持不变；最后，当巷道出现左右倾斜时，配备在刚性架上的姿态传感器通过触发悬挂电磁阀，通过延长偏低一侧的悬挂油缸调节自移转载机左右空间姿态，保持转载机左右方向倾斜不超过3o，避免转载机皮带跑偏。第二，为了适应巷道长度方向的倾斜，自移转载机刚性架之间没有直接刚性连接，两节刚性架间采用角度调节油缸连接，实现刚性架之间能进行微小的角度调整；第三，自移转载机穿过八臂锚杆钻车的履带行走跨骑式地盘，能相互配合运动，又能保持相对独立。八臂锚杆钻车上安装销齿驱动机构，自移转载机平段刚性架两侧安装销排，销齿驱动销排能实现自移转载机与八臂锚杆钻车的双方向相对运动；在锚杆钻车在原地进行支护作业时，可通过将八臂上的销齿驱动机构液压短接使销齿实现自由状态，转载机可在掘进设备拖动下运动；八臂锚杆钻车上的销齿驱动机构液压短接能使销齿实现自由状态，锚杆钻车行走而不影响自移转载机。

本发明是高效快速掘进后配套中的运输设备，紧跟掘锚机或全断面掘进机，将掘进设备截割下的物料转运到顺槽皮带上，能够实现在锚杆机固定于原地作业时，连续跟进掘进设备作业。本发明可在跨骑其上的八臂锚杆机的销齿驱动机构驱动下实现前进或后退，卸料部通过一段倾斜段抬高后连接到履带式自移机尾上。本发明具有如下有益效果：

1、转载跨度大，最小转载长度大于83米，与皮带机的搭接长度大，降低了延皮带频率，保证高产高效；

2、中间加设辅助支撑，有效加强刚性架的刚度，减小变形；

3、采用油气悬挂装置，自移转载机能够自动适应地面状况，辅助支撑处能够始终提供一定的支撑力；

4、穿过八臂锚杆机，能在锚杆机锚护作业时跟随前方掘进设备自由前进、后退，实现连续运输；

5、具有八臂锚杆钻车销齿驱动和前方掘进设备牵引两种驱动方式，用户可根据实际情况选用；

6、自移转载机前后移动时能带动后部履带自移机尾的料斗一起运动，卸料顺畅且无需调整；

7、具有皮带水平保持系统，姿态传感器控制油气悬挂，始终保持皮带左右偏斜角度在±3°范围内，保证皮带的正常运行；

8、油气悬挂可以完全收起，对皮带机进行横向移动，用于调偏或整体侧移；

9、与迈步式自移机尾搭接范围内具有限位装置，防止二者干涉；

10、刚性架间安装有角度调整油缸，可人工操作油缸伸长、缩短以适应巷道倾角，可适应±6°倾角范围；

11、料斗具有5t储料能力，用于适应掘进设备较大的瞬时给料，料斗安装有物料分层装置和限料装置，确保均匀给料；

12、在空载时料斗可以在举升油缸的作用下举升和下落，以适应巷道倾角；

13、具有皮带手动张紧和自动张紧两种张紧方式，组装时根据需要在装载部处对皮带进行手动张紧，张紧行程300mm；运行时可根据具体情况对皮带进行自动张紧，张紧行程1200mm；

14、具有制动功能；

15、具有多重皮带防跑偏功能：下皮带用3组立托辊防跑偏，上托辊采用多组旋转锥形防跑偏托辊；

16、在皮带上升处设置了上、下压带轮，防止飘带；

17、在料斗处设置了防溢裙板防止漏料；

18、设置了清扫装置、刮煤板和集煤装置等辅助装置；

19、装载部设置了缓冲托辊减缓物料对皮带机的冲击。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图，

图2为图1的俯视图，

图3为悬挂支撑轮示意图，

图4为本发明部分液压原理图，

图中：1、卸料部机架，2、传动滚筒，3、皮带输送减速器，4、制动器，5、电机，6、张紧刚性架，7、改向滚筒，8、立托辊150，9、普通刚性架，10、平段支撑刚性架，11、带压带轮刚性架，12、调偏槽形托辊380，13、槽形托辊320，14、槽形托辊380，15、压带轮组件，16、双悬挂刚性架，17、销排组件，18、悬挂油缸，19、角度调整油缸，20、单悬挂刚性架，21、过渡段刚性架，22、缓冲槽形托辊380，23、缓冲槽形托辊340，24、装载部，25、缓冲托辊380，26、缓冲托辊340，27、缓冲托辊365，28、举升油缸，29、滑杆装配体，30、电缆撑杆，31、料斗焊接件，32、牵引链条组件，33、链条，34、悬挂支撑臂组件，35、支撑轮组件，36、支撑轮连接组件，37、蓄能器，38、换向阀，39、悬挂控制阀，40、单向液控换向阀，A、悬挂控制阀的执行口，B、悬挂控制阀另一个执行口，C、换向阀的执行口，D、换向阀的另一个执行口。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明所述矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机是高效快速掘进后配套中的运输设备，紧跟掘锚机或全断面掘进机，将掘进设备截割下的物料转运到顺槽皮带上，能够实现在锚杆机固定于原地作业时，连续跟进掘进设备作业。矿用牵引式自移转载机可在跨骑其上的八臂锚杆机的销齿驱动机构驱动下实现前进或后退，卸料部通过一段倾斜段抬高后连接到履带式自移机尾上。

本发明主要由卸料部、倾斜段、平段、装载部、悬挂支撑轮、料斗、液压系统、电气系统等部分组成。

1、卸料部

卸料部主要由传动滚筒组件2、托辊组件、卸料部机架1、皮带输送减速器3和制动器4等组成。卸料部为自移转载机的驱动部位，采用的是经典的电机5＋减速器3＋传动滚筒2的驱动形式，发热量小，可靠性高，使用寿命长。电机5、减速器3两侧均可布置，根据使用情况进行选择。

减速器3采用自主设计的三级传动减速器，该减速器3具有结构紧凑，单个零件的精度要求高等特点。减速器3均按齿轮箱试验大纲进行试验，从而保证使用时最高温度不超过90℃。电机5和减速器3均采用水冷，水源为前方掘进设备和锚护设备用水。

为了防止自移转载机倒转，也为了出现紧急情况时自移转载机能快速停转，配备了自主设计的高可靠性自动控制液压湿式制动器4。其中摩擦片采用行业标准制定单位杭州粉末冶金研究所的产品，采用铜基喷洒法烧结工艺，具有基体强度高、动摩擦系数高、热稳定性优、耐磨性好、能量许用负荷许用值高等特点。

为了增大传动滚筒2的驱动力，滚筒表面包胶，采用铸胶工艺,胶面为菱形，胶厚不小于15mm，材料具有阻燃、耐磨、抗静电功能，安全性能符合MT113-83。卸料部布置了传动滚筒刮煤板和皮带清扫器，保证传动滚筒2表面清洁，有助于传动滚筒2长期保持较大的驱动能力，不至于打滑或跑偏。

2、倾斜段

倾斜段用于抬高卸料部，方便将物料卸到迈步式自移机尾上。倾斜段主要是由刚性架组件、自动张紧装置、改向滚筒7和托辊组件等组成。刚性架共有7节，包括一组张紧刚性架6、两组普通刚性架9、两组带限位刚性架、一组平段支撑刚性架10和一组带压带轮刚性架11。每节刚性架长3米，倾斜角度为5.5度，可以根据抬高高度和允许的倾斜角度增减节数。

为了防止皮带运行时出现打滑现象，自移转载机在倾斜段设计了自动张紧装置。该自动张紧装置采用电气控制，通过压力传感器监测自动张紧油缸压力，根据启动、运转和停机等皮带机不同工况，对皮带进行自动张紧。为了有效延长皮带使用寿命，在停机情况下，皮带处于完全放松状态，皮带启动前先进行张紧。在正常运转时，自动张紧油缸靠蓄能器随时提供压力，提高了响应速度。区分工况的电气控制和蓄能器的使用，能够根据工况进行有效张紧，又不会过分张紧或者频繁动作，反复张紧。

为了减小倾斜段跨度范围内刚性架的变形，在中间部位安装了一对油气悬挂装置。

3、平段

平段是穿过八臂锚杆车的部位，是八臂锚杆钻车的工作区域，其全长范围内都布置了销排结构。平段主要是由刚性架组件、压带轮组件15、销排组件17、挡煤板、托辊组件和调偏托辊支架等组成。刚性架类型包括有过渡段刚性架21、普通刚性架、单悬挂刚性架20和双悬挂刚性架16。托辊类型包括有1150普通平托辊、320槽形托辊13、380槽形托辊14、380调偏槽形托辊12、340缓冲槽形托辊23、380缓冲槽形托辊22和150立托辊8。

为了避免皮带在张紧力作用下可能出现的飘带现象，在平段端部设置了压带装置。为了防止压带轮因物料进入而加剧磨损，在压带装置前方布置了挡煤板，将物料限制在压带轮15内侧。

为了适应巷道长度方向的倾斜，转载机刚性架之间不能直接刚性连接，因此设计特殊结构，刚性架之间能进行微小的角度调整当巷道出现±6°以内坡度时，人工操作角度调整油缸19和料斗举升油缸28完成皮带机的爬坡、下坡，相邻两节间最大倾角2°，操作能满足遥控功能。

销排结构17是销齿传动的关键件，与采煤机所用的销排有很大不同。采煤机销齿传动由于空间大，导向布置空间富裕，对销齿传动节距等要求很低，一般采用铸造件。用于自移转载机驱动的销排结构17，装配精度要求较高，须精密加工。自移转载机驱动的销排机构17所用材料为高强度板和销子材料，须同时考虑耐磨性、强度、焊接性能等，要求较高。

4、装载部

装载部是紧跟掘进设备的部件，与其上部的料斗一起承接掘进设备截割下的物料。装载部主要是由装载部机架24、滑杆装配体29、改向滚筒、清扫器、调偏丝杠、托辊组件、滑块组件、牵引链条组件32、刮泥板组件和皮带机防撞机构等组成。

为了减小物料对皮带机的冲击，在此处设置了缓冲托辊。由于上部料斗具有一定的储料能力，此处布置了较密集的角度渐变缓冲托辊。托辊类型包括有1150普通平托辊、340缓冲托辊26、380缓冲托辊25、365缓冲托辊27、1150缓冲平托辊。

装载部需要实现空载时能够在举升油缸28的作用下实现倾斜以适应巷道倾角。为了能够满足满载时的承载要求，在此处布置了一对油气悬挂装置。 

考虑到井下恶劣工作环境，在装载部设置了辅助牵引机构，自移转载机能在前部掘进设备的牵引下实现行走。

5、料斗

掘锚机瞬时运输能力大于后部运输系统的运输能力，通过在自移转载机装载部配备一个储料仓的方式既解决了运输能力匹配的问题，又不至于浪费后续设备的运输能力。料斗主要是由料斗焊接件31、料斗限高板、电缆撑杆30、防溢裙板等组成。料斗通过链条33将物料分层，通过料斗限高板限制转载物料的块度，实现均匀转载，有效保护后部顺槽皮带。其储料能力为5t，实现均匀转载，有效保护了后部顺槽皮带。料斗充分考虑实际使用的工况，采用广泛应用的防溢裙板、挡煤帘等，结合此处的喷雾，有效限制了煤炭泄漏和扬尘。

6、悬挂支撑轮

由于高效快速掘进后配套采用的自移转载机输送距离较长，如果仅靠两端支撑则自身结构刚性不足，还会增大两端支撑设备的接地比压，需要在中间加设辅助支撑机构。井下工作环境恶劣，不可避免地出现凹凸不平，所以加设的辅助支撑机构必须能够适应各种巷道底板。在自移转载机行进过程中，遇到凹坑或凸起，中间支撑需要自动伸长或缩短，且在此过程中支撑力保持不变。当自移转载机搭接的设备出现整体倾斜时，中间支撑需要快速调节自移转载机的空间姿态，以避免搭接处出现较大作用力而损坏。

悬挂支撑轮是由悬挂支撑臂组件34、支撑轮连接组件36和支撑轮组件35等组成。悬挂支撑轮和悬挂油缸组成油气悬挂。自移转载机配备了15组油气悬挂，用于提供中间辅助支撑，蓄能器配合油气悬挂油缸18用于自适应地面起伏，起伏范围：凹陷40mm，凸起60mm。当刚性架相对绝对水平的倾斜角度大于3 o时，需进行调整。

7、液压系统

自移转载机的液压系统包括地面自适应系统、自动张紧系统和四种油缸。整机油源由履带式自移机尾行走多路阀组提供，流量60l/min，压力15MPa。液压系统各部分的主要功能是：

（1）悬挂油缸控制回路使自移转载机适应地面凹凸不平的状况下，使机身保持平衡，各支撑轮受力均匀；

（2）调整油缸控制回路使皮带机能适应一定的坡度。皮带张紧回路保证皮带正常起动，运行所需的张紧力值；

（3）举升回路主要完成自移转载机机头的升降，位置调整；

（4）制动回路提供皮带滚筒制动器解制动压力。

8、电气系统

电气系统包括运输电机自动控制系统、地面自适应控制系统、综合保护系统。

电机5为变频电机，型号为YBVF-50A，直接1140V交流变频调速，采用矢量控制技术，具有调速范围广、启动转矩大、过载能力强、功能保护全等优点，能在粉尘、爆炸危险和其它恶劣的环境下工作。电机5额定频率55Hz，恒功最高转速 2250r/min，恒转矩范围为 0～1080r/min，恒功率范围为1080～2250r/min，实现电机5带动皮带的软启动，并实现皮带速度在0-4m/s范围内无级调整，能够完全适应自移转载机机的启动、正常运转及停车的各种工况。

地面自适应系统能够监测皮带机的左右倾斜角度，当倾斜角度大于±3°时通过控制油气悬挂油缸18调整皮带机的空间姿态。每若干节刚性架上安装一个姿态传感器，测试刚性架的左右倾斜。当巷道出现左右倾斜时，姿态传感器触发悬挂电磁阀，通过伸长偏低一侧的悬挂油缸调节自移转载机左右空间姿态，保持转载机左右方向倾斜不超过3o，避免转载机皮带跑偏。

该自移转载机采用高可靠性的保护系统，包括温度保护、速度保护、跑偏保护、烟雾保护、扩音电话和沿线急停组合等常规保护。

Claims (6)

1.一种矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，包括依次连接的卸料部、倾斜段、平段、装载部和料斗，配备液压系统和电气系统，

其特征在于所述的倾斜段、平段和装载部接地部分都设置有若干悬挂支撑轮，所述的悬挂支撑轮包括悬挂支撑臂组件（34）、支撑轮连接组件（36）和支撑轮组件（35），悬挂支撑臂组件（34）下端铰接于支撑轮连接组件（36），悬挂支撑臂组件（34）中段铰接悬挂油缸（18）的活塞杆端，悬挂油缸（18）的缸筒端铰接于转载机各部分主体部分，悬臂支撑臂组件（34）上端也铰接于转载机各部分主体部分。

2.根据权利要求1所述的矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，其特征在于所述的倾斜段包括倾斜段刚性架组件，倾斜段刚性架组件包括沿转载机前进方向自前到后依次连接张紧刚性架（6）、普通刚性架（9）、带限位刚性架、平段支撑刚性架（10）以及带压带轮刚性架（11），平段支撑刚性架（10）底部两侧分别连接悬挂支撑轮。

3.根据权利要求1或2所述的矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，其特征在于所述的平段包括平段刚性架组件，平段刚性架组件两侧安装销排，平段刚性架组件包括沿转载机前进方向自前到后依次连接的双悬挂刚性架（16）、单悬挂刚性架（20）、普通刚性架以及过渡段刚性架（21），双悬挂刚性架（16）架体两侧分别连接两组悬挂支撑轮，单悬挂刚性架（20）架体两侧分别连接一组悬挂支撑轮，平段的每相邻两个刚性架的顶部通过销轴铰接，每相邻两个刚性架底部通过角度调整油缸（19）连接，角度调整油缸（19）的两端分别与两相邻刚性架铰接。

4.根据权利要求3所述的矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，其特征在于所述的装载部包括装载部机架（24），装载部机架（24）两侧分别连接悬挂支撑轮，装载部两侧还设置有举升油缸（28），举升油缸（28）的缸筒端与过渡段刚性架（21）铰接，举升油缸（28）的活塞杆端与装载部机架（24）铰接。

5.根据权利要求4所述的矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，其特征在于所述的液压系统包括地面适应系统和自动张紧系统，地面适应系统包括角度调整油缸（19）、悬挂控制阀（39）、换向阀（38）以及蓄能器（37），所述的悬挂控制阀的执行口（A）连接悬挂油缸有杆腔，悬挂控制阀另一个执行口（B）通过单向液控控制阀（40）连接蓄能器（37）和悬挂油缸无杆腔，悬挂控制阀（39）的两个执行口端分别设置平衡阀，所述的悬挂控制阀（39）为三位四通换向阀；所述的换向阀的执行口（C）连接角度调整油缸有杆腔，换向阀的另一个执行口（D）连接角度调整油缸无杆腔，角度调整油缸（19）的有杆腔和无杆腔分别通过平衡阀锁定，所述的换向阀（38）为三位四通换向阀。

6.根据权利要求5所述的矿用大跨距自适应牵引式自移皮带转载机，其特征在于每若干节刚性架上安装一个控制悬挂电磁阀的姿态传感器。