第1頁1緒論礦車在煤礦井下運(yùn)輸中占有十分重要的地位，煤矸粘結(jié)礦車車底，是煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸過程中存在的一個普遍問題。經(jīng)常而及時地清掃礦車車箱是提高礦井軌道運(yùn)輸效率的重要因素。所以，清理車底的問題，在煤礦就顯得尤為重要。清掃礦車車箱的主要要求是及時和干凈，否則日積月累形成的煤、巖粉粘結(jié)層厚而結(jié)實(shí)，使用現(xiàn)有的任何清掃方法均難以立刻完全見效。清理礦車粘結(jié)物，可分為人工和機(jī)械清理、高壓水射流清理等。用人工清理，勞動強(qiáng)度大，清車速度慢，且不符合煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定；采用機(jī)械清理，不僅可以降低勞動強(qiáng)度而且清車效果好，效率高；高壓水射流清理由于耗水量大，在推廣上受到限制。目前國內(nèi)礦車清理機(jī)械形式繁多，品種不一，而且造價較高。1.1國內(nèi)幾種礦用清車機(jī)簡介70年代中后期，煤炭工業(yè)部召開了多次礦車清理機(jī)械化經(jīng)驗(yàn)交流會，此后國內(nèi)許多煤炭、冶金和化工等礦山推出了多種適合自己具體條件的清車機(jī)。這些清車機(jī)在提高運(yùn)輸效率和減小工人勞動強(qiáng)度方面都起了一定的作用。但是，由于各個礦山的具體條件不同和清車機(jī)本身的某些不完善之處使它們的發(fā)展受到了一定的限制。盡管如此，在完善和創(chuàng)新兩方面仍然取得了不少可喜的成果。礦用清車機(jī)按照工作原理可分為振動法、電滲法、高壓水射流法、機(jī)械法等，其中振動法又包括電磁振動、電動高頻振動、電動低頻振動、風(fēng)力振動以及與翻車機(jī)籠體聯(lián)動的無動力振動等；機(jī)械法又包括抓斗式、刮板式和圓盤（旋轉(zhuǎn)）式等。現(xiàn)將幾種主要的礦用清車機(jī)簡介如下：一、振動清車機(jī)振動清車機(jī)是我國使用比較早、研究比較多的一種清車機(jī)。在多年的實(shí)踐和研究中，通過取長補(bǔ)短和采用有關(guān)的新技術(shù)，已逐步趨于完善。部分金屬礦山在采用電動高頻振動清車機(jī)時，吸取了電動低頻振動清車機(jī)的長處，由沖擊強(qiáng)度和剛度比較小的礦車底部或兩側(cè)改為沖擊強(qiáng)度和剛度比較大的礦車斗緣，以延長礦車的使用壽命：用比較簡單的偏心軸皮帶輪取代比較復(fù)雜的振動器，使結(jié)構(gòu)簡單近年來，廣東某礦在清車機(jī)上采用小功率振動電機(jī)獲得了成功。取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。煤炭部門所最多采用的電動低頻振動清車機(jī)雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也較多。湘東鐵礦礦務(wù)局對北京有色冶金設(shè)計研究總院為南京鳳凰山鐵礦設(shè)計的第2頁低頻振動清車機(jī)作了一些改進(jìn)，由原來比較復(fù)雜的單獨(dú)安裝簡化為與翻籠固定在一起，由原來需要摘鉤、每次只能清理一輛礦車改為不需要摘鉤，每次能清理兩輛礦車。東北工學(xué)院和北京有色冶金設(shè)計研究總院所作的電測應(yīng)力分析表明，翻籠安裝這種清車機(jī)對其強(qiáng)度影響是不大的，因而不必另外增加靜籠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。為了向安裝在翻籠上的清車機(jī)電機(jī)供電，在煤礦上采用集電環(huán)聯(lián)動機(jī)構(gòu)之后，一些金屬礦山又推出了電磁給電裝置和電動推桿給電裝置。二、電滲清車器電滲法清理礦車是在外電場的作用下，以水為介質(zhì)在礦車與粘結(jié)物之間形成一層水膜，使粘結(jié)物與車壁脫離而達(dá)到清理礦車的目的。這種方法具有無噪聲、無粉塵、不損壞礦車等優(yōu)點(diǎn)。但是由于耗電較多，故它僅適用于存積物含水量較高的礦車。該方法起初在徐州權(quán)臺煤礦使用。后來，銅陵銅山銅礦和龍游黃鐵礦等金屬礦山也陸續(xù)采用，并取得了較好的效果。三、高壓水射流聯(lián)合機(jī)械截齒清理機(jī)該種礦車清理裝置的工作機(jī)理包括高壓水射流清理和機(jī)械截齒清理兩部分。高壓水射流清理：高壓水經(jīng)噴嘴噴出后形成具有一定動能的高壓水射流，當(dāng)作用于礦車粘結(jié)物時，將對其進(jìn)行切割和沖刷作用，使有一定粘結(jié)力的非固結(jié)性粘結(jié)物迅速脫落，同時高壓水射流沖人粘結(jié)物的縫隙和孔洞后，則產(chǎn)生高壓水楔作用，使粘結(jié)物的縫隙和孔洞不斷擴(kuò)展斷裂，而破碎脫落。機(jī)械截齒清理：利用螺旋分布的截齒對堅硬粘結(jié)物的切割作用，使粘結(jié)物快速與礦車分離。結(jié)構(gòu)組成該種清理裝置主要由可三維空間移動的門式組合機(jī)架、高壓泵站、電控系統(tǒng)和截齒可伸縮清理滾筒等組成，其中清理滾筒是實(shí)現(xiàn)清理作業(yè)的直接執(zhí)行部件。截齒可伸縮清理滾筒由圓柱形筒體、切割截齒、高壓水射流噴嘴、旋轉(zhuǎn)密封等組成，筒體上螺旋分布著12個切割截齒和6個高壓水射流噴嘴，每個切割截齒能沿其旋轉(zhuǎn)直徑方向在50mm的范圍內(nèi)伸縮移動，以適應(yīng)變形礦車的清理。高壓水射流噴嘴隨截齒螺旋均勻分布，泵站提供的高壓水，經(jīng)高壓管路和旋轉(zhuǎn)密封進(jìn)入圓柱形筒體的中心孔，由各噴嘴噴出而形成高壓水射流，實(shí)現(xiàn)對粘結(jié)物的沖刷、冷卻潤滑截齒和滅塵的作用。四、機(jī)械清車機(jī)機(jī)械清車機(jī)利用電動機(jī)帶動清掃器在礦車車箱內(nèi)轉(zhuǎn)動清除車底的粘結(jié)第3頁物。清掃器有金屬刷式、盤式、滾筒式、螺旋割刀式等幾種。清車機(jī)的橫向行走部、縱向行走部、截割部都是由許多機(jī)械零件組合起來的，因此，結(jié)構(gòu)笨重、操作復(fù)雜、維修量大。此外，使用這種清車機(jī)還需二次翻卸，費(fèi)工費(fèi)時，效率不高。有關(guān)煤礦雖作了一些改進(jìn)，但效果不明顯。吉林通化銅礦曾研制成一臺由刷洗頭、制動軸、減速器和電動機(jī)等組成的車箱清掃器。其縱向行走部分是一個裝有四個小輪的小車，能沿軌道前進(jìn)或后退。清掃器底座與小車鉸接，能繞鉸點(diǎn)上下和左右擺動。最近，這類清車機(jī)有了新的進(jìn)展。由洛陽工學(xué)院等單位研制的Qw3型機(jī)械銑切臥式三噸礦車清車機(jī)通過了技術(shù)鑒定。據(jù)稱，適應(yīng)性強(qiáng)；能利用部分現(xiàn)有配件和標(biāo)準(zhǔn)件，便于加工；與同類產(chǎn)品相比成本低、省人、省力、省電、經(jīng)濟(jì)效益好。機(jī)械圓盤截齒式礦車清掃機(jī)1-電動機(jī)2-減速器3-小鏈輪4鏈輪大軸5-截盤軸6-圓截盤7-前輪軸8-大齒輪9-雙向摩擦離合器10-小齒輪11-大齒輪12-單向摩擦離合器13-錐齒輪14-下踏板15-離合器手把16-底輪傳動軸17-錐齒輪組18-換向手把19-升降架20-升降手輪21司機(jī)座椅22-上車架23-底架五、液壓清車機(jī)液壓傳動與機(jī)械、電氣、氣壓傳動相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)無級變速，調(diào)速范圍大，單位重量的輸出功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小，能傳遞大扭矩和較大的推力，控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力，可實(shí)現(xiàn)自動控制和過載保護(hù)。因此，近年來，各種液壓清車機(jī)相繼問世。1980年4月，邯邢礦山局礦山研究所研制成功YQJ型液壓清車機(jī)，它用于符山鐵礦側(cè)卸式礦車，以鏟頭的鏟扒達(dá)到清車的目的。1983年，湖南馬田煤礦研制成功液壓鏟抓式清車機(jī)，其效果優(yōu)于圓盤切割式清車機(jī)和機(jī)械高頻振動清車機(jī)不需要二次翻卸。1986年l2月，徐州礦山設(shè)備制造廠試制成功的適用于lt礦車的YQl型液壓清車機(jī)通過了市級技術(shù)鑒定。1987年5月，徐州礦山機(jī)械廠和中國礦業(yè)大學(xué)共同研制的適用于U型礦車的YLQ型液壓螺旋式清車機(jī)通過了部級技術(shù)鑒定。這幾種清車機(jī)的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、操作輕便靈活，拆裝維修方便第4頁等。最近，福州大學(xué)又研制成全液壓礦車清理機(jī)控制系統(tǒng)，以液壓邏輯元件組成的邏輯控制回路取代由電器元件組成的控制線路，實(shí)現(xiàn)對清車機(jī)的自動控制。整機(jī)除了用防爆型電機(jī)及磁力啟動器驅(qū)動油泵工作外，沒有其它電器元件，符合井下防爆要求。1.2液壓礦車清車機(jī)的特點(diǎn)以前研制的圓盤截齒式清車機(jī)(見上圖)，屬于六十年代產(chǎn)品。該機(jī)前后、左右等行走部靠磨擦離合器控制，運(yùn)行容易產(chǎn)生打滑，無法保證正常工作。同時該機(jī)操作復(fù)雜、清車效果差，滿足不了煤礦實(shí)際生產(chǎn)的需要。為此，我針列該機(jī)使用上存在的這些缺點(diǎn)，對原清車機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一臺液壓式雙圓盤截齒清車機(jī)。在設(shè)計過程中，我吸取了國內(nèi)各類清車機(jī)的特點(diǎn)，經(jīng)過分析與論證，最后選定了液壓式雙圓盤截齒清車機(jī)。根據(jù)以前的清車機(jī)現(xiàn)場使用情況，我認(rèn)為傳動機(jī)構(gòu)必須有一定的過載能力，設(shè)計時須考慮沖擊負(fù)荷對清車機(jī)的影響，應(yīng)采取相應(yīng)的減振、緩沖和過載保護(hù)等措施。液壓控制部分的流量與壓力必須滿足該機(jī)縱向、橫向行走速度的要求。在零部件的設(shè)計選型中，在不影響總體設(shè)計的情況下，盡量采用了煤礦常用標(biāo)準(zhǔn)零部件。如軌道傳動部分中選用的車輪、車架、軌道、軸承等均系煤礦常用標(biāo)準(zhǔn)零部件。1.3液壓式雙圓盤截齒礦車清車機(jī)簡介液壓式圓盤截齒清車機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、截割機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)以及操作機(jī)構(gòu)等四部分組成。各部關(guān)系如下圖所示。礦車清車機(jī)組成圖框1、縱向行走機(jī)構(gòu)：由上車體、縱向行走輪軸、縱內(nèi)行走液壓缸等組成。由于縱內(nèi)