0、引言
    可伸縮帶式輸送機自移機尾適用于煤礦工作面運輸巷中刮板轉(zhuǎn)載機與可伸縮帶式輸送機的銜接，它具有以刮板轉(zhuǎn)載機和自移機尾互為支點自行移動、可伸縮帶式輸送機機尾處輸送帶的調(diào)偏、刮板轉(zhuǎn)載機機頭的調(diào)高等功能，保證順槽運輸轉(zhuǎn)載的通暢，可滿足高產(chǎn)高效工作面高進尺、快推進的配套要求，是當今煤礦長壁工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的首選設備之一。
    自上世紀90年代初．中國煤炭科工集團太原研究院相繼研制了帶寬1米、1.2米和1,4米一系列結(jié)構優(yōu)化、操作簡單、可靠性及適應性強的帶式輸送機自移機尾，適用于各厚煤層的開采，使用效果很好。目前，隨著我國綜采工作面設備不斷地向大型化發(fā)展，順槽刮板轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機的運輸能力也需相應加大。為此，我們根據(jù)各煤礦的使用要求，在原自移機尾工作原理的基礎上，開發(fā)了DZY1600t3100型可伸縮帶式輸送機自移機尾，滿足與重型綜采設備的配套要求。1、總體設計
1.1方案設計
    國內(nèi)外自移機尾的移動方式主要有以下三種：履帶式、棘輪棘桿式和雙液壓缸式。履帶式牽引導向裝置有調(diào)動靈活，但具有結(jié)構復雜特殊，故障率高；棘輪棘桿式安全可靠性差，壽命低；雙液壓缸式采用自移機尾與順槽橋式轉(zhuǎn)載機互為支點，不用任何外部輔助設備，自行移動整機，結(jié)構簡單，安全可靠。目前我國高產(chǎn)高效綜采工作面大都采用雙液壓缸式自移機構。
    綜上所述，DZY1600/3100型可伸縮帶式輸送機自移機尾采用雙液壓缸式結(jié)構原理，其總體結(jié)構如圖1所示．主要由掃煤器、皮帶支撐部、前后端架、主機架、行走小車、改向滾筒、鉸接架、滑撬及液壓缸等組成，同時配備有液壓控制系統(tǒng)和操作臺。主機架采用高強板整體焊接結(jié)構，主機架與前后端架由8個的銷軸固定連接；滑行小車騎在自移機尾主機架的軌道上，可沿主機架前后滑行；折返滾筒安裝在滑行小車上，與固定式相比縮短了自移機尾整機長度，提高了其與刮板轉(zhuǎn)載機的配套性能；使用時刮板轉(zhuǎn)載機機頭部支撐在滑行小車的鉸接架上，并由固定銷軸鉸接連接，隨著工作面的推進，刮板轉(zhuǎn)載機和滑行小車可沿主機架軌道一起前移。根據(jù)大采高順槽巷道設備布置要求及巷道底板條件，確定前后端架的支撐、調(diào)平、側(cè)移及邁步前移等各項參數(shù)，并根據(jù)煤層底板接地比壓、轉(zhuǎn)載機推移步距及皮帶折彎角的要求，確定自移機尾的總長13650mm;根據(jù)膠帶寬度確定自移機尾的總寬為2950mm;根據(jù)與刮板轉(zhuǎn)載機的配套要求確定鉸接架與地面高度為1280mm。
    DZY1600/3100型可伸縮帶式輸送機自移機尾適用于膠帶寬度1600mm的帶式輸送機，槽寬1000—1300mm的順槽轎式轉(zhuǎn)載機．截深≤1000mm的采煤機，三刀一推的作業(yè)方式，該裝置要求帶式輸送機具有自行張緊膠帶功能．當工作面向前推移一個步距，帶式輸送機應立即自動張緊一次膠帶。當滑行小車前移到極限位置時，自移機尾應以刮板轉(zhuǎn)載機為支點完成一次前移。
1.2前后端架的結(jié)構設計
    可伸縮帶式輸送機自移機尾的前、后端架是決定自移機尾調(diào)高、邁步側(cè)移等各項功能的關鍵部件，根據(jù)我國特厚煤層一次采全高絕大部分煤礦順槽巷道的開拓和設備配套布置狀況，在保證關鍵零部件具有較高可靠性的前體下，合理的確定調(diào)高、側(cè)移功能的具體參數(shù)。
    由于順槽巷道底板高低不平，極易造成帶式輸送機和轉(zhuǎn)載機因傾斜而無法正常運轉(zhuǎn)．需對自移機尾主機架的某個或某幾個角抬高來進行調(diào)平：當需要側(cè)移主機架時，需把自移機尾主機架整體抬高使之離開巷道底板。為順利實現(xiàn)上述功能，保證調(diào)高的靈活性和穩(wěn)定性，前后端架各包含由兩個調(diào)高液壓缸，共有4個單獨控制的調(diào)高液壓缸在自移機尾主機架的4個角上協(xié)調(diào)工作。根據(jù)上述情況，同時考慮刮板轉(zhuǎn)載機與自移機尾搭接后最大高度、重量及順槽巷道底板高低不平最大變化量，確定調(diào)高液壓缸的行程為300mm，推力為4x402kN。結(jié)構設計時為了改善調(diào)平液壓缸受力情況，提高其可靠性，在調(diào)高液壓缸筒和前后端架之間設置了導向套。
    在自移機尾向前滑移的過程中，由于阻力不均，常會出現(xiàn)自移機尾偏移．導致膠帶跑偏，進而出現(xiàn)漏煤現(xiàn)象。因此，自移機尾需有側(cè)移調(diào)偏的功能，為提高側(cè)移的靈活性和可靠性，采用液壓缸側(cè)移的機構型式。自移機尾以滑撬為軌道，通過調(diào)高和側(cè)移液壓缸的協(xié)調(diào)伸縮，來實現(xiàn)自移機尾的邁步側(cè)向移動，達到調(diào)偏的目的。為減小缸徑，在自移機尾前后端架的滑撬與滑靴之間分別安裝了兩個側(cè)移液壓缸，根據(jù)順槽設備布置情況、自移機尾最小寬度及所需的側(cè)移力度，確定側(cè)移液壓缸的行程及側(cè)移力其分別為200mm和245 kN。
1.3滑行小車的結(jié)構設計
    滑行小車是自移機尾重要工作部件之一，其作用是支撐刮板轉(zhuǎn)載機機頭部及其架橋段，使其可在主機架軌道上前后移動，同時接受來自轉(zhuǎn)載機的煤載，而且還是自移機尾前移的支點，因此，需通過優(yōu)化結(jié)構和合理選用材質(zhì)來提高小車關鍵部位的強度和總體剮度。它主要由車架、前輪、鉸接架、折返滾筒及改向滾筒等部分組成，其結(jié)構如圖2所示。折返滾筒安裝在小車上，減少了整機長度，相應可以縮短配套刮板轉(zhuǎn)載機架橋段的長度，改善了自移機尾的受力狀況。為了改善滑行小車的受力情況，需要滑行小車的4個車輪在主機架軌道偏斜時仍能同時與軌道保持良好接觸，因此后輪軸與車架設計為樞軸鉸接的連接形式。
    為了提高自移機尾與刮板轉(zhuǎn)載機對巷道底板高低不平或側(cè)向傾斜的適應性，連接轉(zhuǎn)載機與滑行小車的鉸接架為多自由度設計，使自移機尾和轉(zhuǎn)載機在生產(chǎn)和推移過程中不發(fā)生干涉現(xiàn)象，且受力合理。此鉸接機構使轉(zhuǎn)載機相對于自移機尾既可以水平轉(zhuǎn)動，還可縱向垂直擺動和橫向垂直擺動。由于傳動部的原因，轉(zhuǎn)載機機頭部的重心在偏向減速器的一側(cè)，于是鉸接架的縱向擺動樞軸定為偏心，使其與轉(zhuǎn)載機機頭部重心重合，保持轉(zhuǎn)載機機頭部的水平位置。
1.4主機架的設計
    主機架是自移機尾的主要承載部件，是滑行小車和轉(zhuǎn)載機機頭的主要支撐體。根據(jù)主機架的作用及受力特點，為提高其承載強度和整體剛性，主機架采用整體箱型梁焊接結(jié)構，為了得到合理的箱型梁的截面尺寸，需要進行優(yōu)化結(jié)構設計和合理選用材質(zhì)。為此，首先根據(jù)總體配套確定主機架的結(jié)構模型，采用三位設計軟件建立主機架的結(jié)構模型，由于受力總體為對稱載荷，確定主機架為左右對稱結(jié)構模型，其截面圖和結(jié)構如圖3所示。
    考慮結(jié)構的大概受力情況及可焊性要求，預選B60主梁和聯(lián)接耳板的材料為WH70．其余結(jié)構件選用優(yōu)質(zhì)低合金結(jié)構鋼Q345。首先應確定自移機尾滑行小車所受的來自轉(zhuǎn)載機機頭部和各架橋段及其煤的重力，然后根據(jù)滑行小車和主機架的結(jié)構尺寸及其可在主機架軌道上可前后行走的特點，應用材料力學知識對行走小車和主機架進行受力分析，確定主機架主梁危險截面位置，進而確定滑行小車的位置。根據(jù)小車位置及受力分析，計算出小車車輪作用在主梁上力的位置及大小，考慮轉(zhuǎn)載機推移中造成動態(tài)負荷，模擬載荷為作用力的1.5倍，應用三位設計分析軟件，在已建模型的基礎上，模擬載荷和約束型式，模型經(jīng)網(wǎng)格劃分后進行后處理計算，得到機架的應力和位移圖解，如圖4所示。
    由圖4可以看出．主機架最高應力發(fā)生在主梁中央的上表面，其數(shù)值為380.lMpa;最大位移在主機架中央，其數(shù)值為6.88mm，遠小于材質(zhì)最大允許應力700MPa和最大允許變形20mm。通過計算，主機架有2～3倍的安全系數(shù)。
1.5液壓系統(tǒng)的設計
    自移機尾采用工作面乳化液泵站為動力源（額定壓力為31.5MPa）．系統(tǒng)設有減壓閥，工作壓力通常要求為20Mpa。為r能夠平穩(wěn)、安全、準確、快速地完成其前移、調(diào)平和側(cè)移各項動作，采用液壓缸為其執(zhí)行元件。液壓操作系統(tǒng)由7個兩位兩通閥分別控制在四個調(diào)平缸、兩個推移缸，兩對側(cè)移缸，而且在4個調(diào)平液壓缸進液回路上設有液控單向閥，以保證機架維持要求狀態(tài)，而不至于機架在自重壓力下自行下落。
2、主要技術參數(shù)
    適用輸送帶寬度/mm：600；推移液壓缸行程/mm：3100;最大自移推力/kN:633；額定自移推力/kN:402；調(diào)高液壓缸行程/mm:300；最大調(diào)高力/kN:633；額定調(diào)高力/kN:402;側(cè)移液壓缸行程/mm:*125;最大側(cè)移力/kN:386;額定側(cè)移力/kN:245；泵站出口壓力/MPa:31.5；液壓系統(tǒng)工作壓力/Mpa:20;外形尺寸（長×寬×高），mm：13650x2950x156：機重.t:約45t。
3、性能特點
    DZY1600/3100型可伸縮帶式輸送機自移機尾是可與重型綜采裝備配套的自移機尾，具有以下性能：①調(diào)高采用大行程結(jié)構，能更好的適應順槽底板的起伏；②采用改向滾筒安裝在行走小車上的結(jié)構，使整機結(jié)構緊湊，布置合理，拆裝維修方便；③皮帶機導人機構總能保證下回行段皮帶的正確導人；④采用調(diào)高油缸與導軌鉸接的結(jié)構形式，改善了調(diào)高油缸的受力條件，提高了整機壽命；⑤機尾采用人字形螺旋滾筒，可將吸附在滾筒表面的污物從兩側(cè)擠出：⑥轉(zhuǎn)載機與自移機尾的鉸接回轉(zhuǎn)架采用了多自由度設計，而且采用了偏心設計，使自移機尾受力合理，提高了整機的可靠性。
4、結(jié)束語
    DZY1600/3100型可伸縮帶式輸送機自移機尾可與重型綜采設備配套使用，機尾每小時過煤量達4500噸，能夠達到綜采單工作面年產(chǎn)1200萬噸的生產(chǎn)要求。它的設計研究，可為煤礦實現(xiàn)特厚煤層一次采全高的開采工藝提供技術支撐，簡化開采工藝及設備配套，對煤礦實現(xiàn)采煤的高產(chǎn)高效，減少投資等均能發(fā)揮重要作用。