井下煤流转载机中心线自动校准装置研究_段连杰.pdf

煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 0引言 桥式转载机是国内外机械作业中采煤输送系统 较为普遍应用的一种中间式转载输送设备， 桥式输送 带转载机也是机械化挖掘工作输送系统的构成部分， 将转载机的机头设置在带式输送机尾部的跑道上与 带式输送机直接连接， 其主要功能就是当作业面前进 或综掘机前进或停止时， 转载机也随之发生一定距离 的位移， 能够不必反复的缩短或延长带式输送机的长 度， 从而在一定程度简化了流程， 推进采煤的挖掘速 度， 大大提高工人的现场生产率[1]。 因为煤炭现场生产 环境极端复杂， 道路起伏等状况， 导致转载机的中心 线和带式输送机的中心线无法正确校准， 导致带式运 输机尾部偏离正常轨道，降低了现场作业的工作效 率， 造成煤大量推挤在落煤处[2， 3]。为了有效解决转载 机的中心线无法正确重合的问题， 本文主要是对井下 煤流转载机中心线自动校准装置进行设计， 从而提高 中心线的校准， 降低落煤情况的发生。 1井下煤流转载机中心线自动校准装置 1.1设计前提 本文设计的井下煤流转载机中心线自动校准装置所 涉 及 到 的 设 备 主 要 包 括 EBZ390 型 挖 掘 机 、 DZQ90/50/31 型桥式转载机、 DSP1181/670 型皮带输 送机， 相关的技术参数如下[4]。EBZ390 第一输送机的 主要参数包括溜槽尺寸 610mm（宽）640 mm （高） ， 运输能力 9m/min， 链速 1.2m/s， 马达功率 3 20kW。DZQ90/50/31 型桥式转载机 （第二输送机） 的 主要参数 带宽 B900mm， 运输能力 500t/h， 带速 3.6m/s， 功率 14kW。DSP1181/670 型皮带输送机的主 要参数带宽 B900mm，产量为 130t/h，带速为 1.8m/s， 功率为 80kW。因为带宽 B900mm， 在桥式皮 带转载机和皮带输送机之间的落煤位置会有一部分 的煤落在皮带两边，导致皮带输送机的装煤效率降 低， 煤大量推挤在落煤处， 增加工作人员的任务量。 在 实际生产过程中， 挖掘机用于间歇性产煤， 且实际产 煤量远远小于皮带的输送能力。综上所述， 可以利用 在桥式皮带转载机和皮带输送机之间过渡的落煤装 置解决其中心线的校准问题。 1.2传感器的选定及其夹具的设计 井下煤流转载机中心线自动校准装置研究 段 连 杰 （陕西黄陵二号煤矿有限公司 , 陕西 延安 727307 ） 摘要 井下煤流转载机中心线校正是煤炭作业的一项重要工作， 针对井下煤流转载机中心线校正过 程正确率低的问题， 提出井下煤流转载机中心线自动校准装置研究， 在明确设计要求的前提下， 进行 传感器的选定及其夹具的设计， 简单介绍输送机概况后， 设计出专用落煤装置结构， 建立发动机与传 动箱之间中心线校正数学模型。 根据对比实验的结果可知， 本文设计的井下煤流转载机中心线自动校 准装置与传统设计相比， 在校准正确率上占有较大优势， 发挥稳定， 具有较好的实用性。 关键词 井下煤流转载机 ； 中心线 ； 自动校准装置 ； 正确率； 中图分类号 TD42文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2020 ） 06-0131-04 Research on Automatic Calibration Device for Underground Coal Flow Reloader Centerline DUAN Lianjie （Shaanxi huangling no.2 coal mine co. LTD ， Yanan 727307 ， China ） Abstract Underground coal flow transfer machine centerline calibration is an important job in coal operations. Aiming at the problem of low accuracy of the underground coal flow transfer machine centerline calibration process, a research on an automatic calibration device for the underground coal flow transfer machine centerline is proposed. On the premise of the design requirements, the sensor selection and fixture design are pered. After a brief introduction of the conveyor, a special coal falling device structure is designed, and a mathe- matical model for centerline correction between the engine and the transmission box is established. According to the results of compara- tive experiments, it can be known that compared with the traditional design, the automatic calibration device for the centerline of the un- derground coal flow loader designed in this paper has a greater advantage in the accuracy of calibration, shows stability, and has greater practicality. Keywords underground coal flow transfer machine ; centerline ; automatic calibration device ; correct rate; 131 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 在传统的井下煤流转载机中心线自动校准装置 中， 主要是利用专用卡具与尺子进行测量， 测量过程 是一种完全式的手工操作， 极易造成较大误差、 操作 流程复杂、 精确度和自动化水平较低等状况[5]。 针对现 场的实际状况， 本次井下煤流转载机中心线自动校准 装置的设计中， 综合考虑了设备体积、 重量、 安全性、 自动化、 精确度等一系列要求， 最终采取 HY- 69020R 数码直线位移传感器，该传感器借助一个 MAX492 模块，能够直接和 DSP 芯片的串口模块有效连接[6]。 且该传感器的敏感度较高， 具备耐高温、 耐高压、 耐腐 蚀、 耐油、 耐水等特征[7]。考虑到现场测量数据以及体 积等问题， 有效测量距离设为 20 mm， 测量的精确度 0.001 mm， 满足本文要求的井下煤流转载机中心线自 动校准要求。 井下煤流转载机中心线自动校准装置的连接结 构基本相同， 不同井下煤流转载机中心线自动校准测 量中能够利用同一套传感器夹具[8]。在实际应用过程 中， 率先将带中心线校正基准的卡具测估面设置在基 准轴上， 再把传感器夹具安装在被测部件轴上， 两个 传感器之间彼此稳固在传感器夹具内， 使两个传感器 对准测估面的水平面， 促使传感器的敏感头压进一半 以上深度。 1.3输送机概况 本文设计装置所用输送机属于高速重载机械设 备， 采用大块度带式输送机， 总长达 2500 m， 块度在 400600 mm 之间， 运输吨量 5000 t/h， 带速 5 m/s， 最 大倾角约 10， 带宽 1500 mm， 输送带型号 PVG2300 [9]。另外受机头煤仓的施工手段、 技术要求、 现场环境 等诸多方面的限制， 输送机在距离机头 200m 处迅速 转载到另一条长度为 700 m， 带宽为 1800 mm的带式 输送机上。 因而必须增设一套中间转载装备。 该中间 转载装置的具体要求首先卸料必须实现完全干净， 不可以出现将物料输送至机头的现象， 发生机头煤仓 被砸、 施工人员受伤等意外事故； 其次， 必须满足高速 重载前提下大煤块输送机的正常运行； 最后， 必须满 足转载安全迅速，不会发生输送带破损等其他事故， 而且可以达到无人看守， 解放劳动力的目的[10]。 1.4专用落煤装置结构 专用落煤装置结构一共由控煤漏斗、行走设置、 连接设置、 防掉道设置 4 个部分构成， 如图 1 所示。 控煤漏斗所用装备是一个由厚度为 20 mm 的钢 板直接焊接成的 2 级收口式漏斗，长度大概有 1200 mm， 第 1 级收口的漏斗上宽 1280 mm， 下宽 900 mm， 在第 1 级和第 2 级收口的漏斗结合处的两边通过一 共长宽厚 1200 mm200 mm30 mm 的钢板， 将第 2 级收口的漏斗控制在上宽 900 mm、下宽 500 mm， 从而形成一共内部中空的控煤漏斗， 借助螺栓将 控煤漏斗固定在行走装置上。 1、 5- 放掉道装置；2- 落煤装置；3- 漏煤斗， 4- 漏煤斗支架；6- 连接装置 图 1专用落煤装置 行走设置是由一共厚度达 20 mm 的钢板直接焊 接为下开口长宽高 900 mm280 mm300 mm 的长方体，以满足在长方体内可以设置 2 个直径为 300 mm， 宽 200 mm 的行走轮， 间距达 580 mm， 行走 设置是控煤漏斗的主要承重柱、 行走构件， 为确保控 煤漏斗的平衡度达标， 行走装置必须安装在控煤漏斗 的内部中间位置。 行走设置上的平面需利用螺栓使之 与控煤漏斗有效连接， 行走轮需设在带式输送机的尾 部[11]。 为实现专用落煤装置可以随着桥式转载机完成 同步移动， 利用 2 块宽 200 mm、 厚 20 mm 的钢板分 别将专用落煤设置的行走装备与桥式转载机头的行 走设置连为一体， 使其分别固定在专用落煤设备的行 走装备和桥式转载机头的行走装备的行走轮上， 且可 以上下移动， 方便当现场施工环境的坡度发生变化时 可以及时调整。连接钢板长度的确定， 需要按照桥式 转载机输出端口煤流抛物曲线的一系列分析， 桥式转 载机上输送煤炭的初速度 2.4 m/s，机头架滚轴和专 用落煤装备下的落煤高度差需控制在 530800 mm （此结果是假设桥式转载机上的堆煤高度为 200mm ） [12]， 通过一系列的计算能够获取到落煤点距离机头架 滚轴的最近距离为 500 mm， 最远距离为 700 mm。考 虑到落煤处在专用落煤装备中的实际分布情况及桥 式转载机头转动角度的变动对落煤点产生的影响， 再 加上桥式转载机的上下摆动并不受其他因素的影响， 需把机头架滚轴和专用落煤装备的最近距离设计为 400 mm，因而专用落煤装备的行走装备的行走轮和 桥式转载机头的行走装备的行走轮间距为 1000 mm， 132 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 连接钢板的实际长度最后确定为 1000mm。 1.5建立发动机与传动箱之间中心线校正数学模 型 模型发动机与传动箱之间利用联轴器完成有效 连接， 两轴的中心线位置相对偏差具体有四种， 即在 上、 下、 左、 右位置上的直向位移与倾斜位移， 大致如 图 2 所示。 图 2两轴线在空间的相对位置 如图 2 所示，以传动箱的中轴线即甲轴为基准， Y偏差与 Z偏差设为发动机终端中轴线即乙轴， 同时 也代表了其相对于甲轴的直向位移； α 角与 β 角代 表乙轴相对于甲轴的倾斜位移 （即端面偏差 ） 。 偏差可 以利用设置在轴末端的校正工具进行精准测量。 两轴 中心线直向位移以直向偏差来代表， 两轴中心线倾斜 位移以两轴的端末偏差来指代， 如图 3 和图 4 所示。 图 3径向偏差 图 4乙轴倾斜时的端面偏差 上直径距离以 JS来表示，下径直径距离以 JX来 表示， H 表示两轴间的直接距离，为使两轴线可以精 准重合， 可让乙轴相抵或升高 H 距离， 换而言之可以 增加或减少乙轴的调节垫厚度为 H。 经过一系列的计 算后， H 为正值则表示需要加垫， H 为负值则表示需 要减垫。 JSHJX- H， H JX- JS 2 （1 ） 如图 4 所示， L为乙轴两端之间固定支架的实际 距离， M代表为乙轴中心线到测量直径基准面的实际 距离， DS为上两端面的距离， DX为下两端面的实际距 离， DD 为乙轴头垫的实际数值， CC 为乙轴尾垫的实 际数值， DC为乙轴两端固定支架的实际距离。 由上图 可知， 一旦两轴线只存在于倾斜位移的话， 需满足以 下公式 CC M 2R DS- DX（2 ） DD ML 2R DS- DX（3 ） 因为在实际安装检修过程中， 两个轴线可能会同 时出现倾斜位移和直向位移的情况， 因而， 在实际校 正过程中， 需要将公式 （1 ） 、（2 ） 、（3 ） 进行合并， 从而获 取以下两个公式 TDHDD JX- JS 2 ML 2R DS- DX（4 ） WDHCC JX- JS 2 M 2R DS- DX（5 ） 公式 （4 ） 、（5 ） 中的 JX、 JS、 DS、 DX、 M、 R、 L 七个数据 中， JX、 JS、 DS、 DX在实际测量过程中必须将其转变为校 正仪卡具测量基准面的直径界面与端面上、下界面， 将测量卡具根据以上要求组装完成后， 就可以测出这 四个数据。而对于井下煤流转载机的底盘， M、 R、 L三 个数值是不变的， 代入以上公式后， 能够获取到井下 煤流转载机中心线自动校准装置内的发动机和传动 箱中心线的校正模型。 头垫 Js1- Jx3 2 kDs1- Dx3（6 ） 尾垫 Js1- Jx3 2 hDs1- Dx3（7 ） 头移 Js2- Jx4 2 kDs2- Dx4（8 ） 尾移 Js2- Jx4 2 hDs2- Dx4（9 ） 头垫指的是发动机头部距离调整垫的实际厚度； 尾垫指的是发动机尾端距离调整垫的实际厚度； 头移 为发动机头部向左、 右方向转动的距离； 尾移为发动 机尾部向上、 下方向转动的距离。 2实验与效果分析 为了更加清楚、 具体的看出本文提出的井下煤流 转载机中心线自动校准装置的实际应用效果， 与传统 自动校准装置进行实验对比分析。 2.1实验设置 133 ChaoXing （上接第 130 页） 参考文献 [1] 徐永福， 杜波， 王卫锋等.多绳摩擦式提升机辅助传动系 统设计研究[J].矿山机械， 2015， 43 （3） 61- 64. 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