1、浙江科技学院本科毕业设计（论文）1矿山水仓清淤机工作装置的设计摘要：水仓是井下同一水平处水的流经通道，同时还肩负着沉淀水中的煤粉及杂质的作用，其出口处的清水由水泵排至地面。由于煤粉及杂质不断沉积，水仓被淤泥装满后必须及时的清理，否则会影响矿井的正常排水，甚至导致淹井等重大事故。这也是本课题中所要研究开发的清淤机的功用所在。矿山水仓清理的机械化是众多矿山企业多年来一直未能很好解决的难题。随着煤炭工业的机械化、自动化水平的不断提高，实现矿山水仓清淤的机械化已经是摆在矿山企业面前急需解决的问题。以前的各种清仓方式和设备存在着工期长、效率低，或是费用高、维护困难等不同缺点。所以研制一种全新的、高效可靠
2、的、符合井下工作要求的水仓清理工作装置具有非常重要和长远的意义。该课题源于目前企业的实际情况提出，且需求量大。全国有近万家矿山开采企业，该课题的研究对提高清理水仓效率、降低工人劳动强度意义重大，也拥有广阔的市场和应用前景。本论文介绍了该新型矿山清淤机的工作装置的设计思路与过程。在该课题中所研制的矿山清淤机应当具有以下主要特点：（1）体积小，结构紧凑，机动灵活可实现原地转向，特别适用井下狭小空间里作业；（2）工作装置可以相对车身进行旋转，本身不动的情况下也同样可以铲泥工作；（3）该工作装置应该具有通用性，改型容易；（4）该工作装置应该实现连续式的装载要求，切实提高井下的工作效率和安全可靠性。根据
3、上述的功能要求，本文作者在查阅了许多相关文献资料并分析比较了国内外现有对水仓清理技术的研究的优缺点基础上，确定了该工作装置的设计方案并进行了相应的结构设计。本论文通过对国内外现状的分析、方案设计、工作装置的结构设计以及零部件的设计与计算等多方面阐述了该新型工作装置的创新。关键词：清淤机；工作装置；圆环链；连续装载Abstract：Underground sump is the channel where the water flows through under the mine well. And it should precipitate the coal and impurities i
4、n water at the same time, and the clean water is drained off through the pumps. Because the continuous precipitation of the coal and impurities, the storage must be cleaned in time after being filled with the sludge, otherwise it may affect the normal mine drainage, and may even lead to the big inci
5、dents as drown the well. This is the issue in which the research of the clean mud machines functions lie.The mechanization of the clean machine used in the mine sumps is the problem which many mining enterprises have failed to properly resolve. With the level of mechanization and automation in minin
6、g industry improved, the sumps cleaning is mechanized has been placed before the mining enterprises which need to solve. The previous clearing methods and equipment exists many different disadvantages, such as long period, inefficient, or the high cost and difficulty of maintenance. Therefore, it is
7、 very important and long-tem significant that to develop a new sump cleaning machine, which is highly efficient and reliable, and underground work in line with the requirements. This issue stems from the actual situation and it has high demand. There are approximately 10000 mining enterprises, the r
8、esearch of the task has great significance in 浙江科技学院本科毕业设计（论文）2improving the efficiency of cleaning the sump and reducing labor intensity. But it has a vast market and application prospects.This text introduced the new mine clearing machines working equipment and its design thinking and process. The
9、 new working equipment developed in this subject should have the following main characteristics:1) Small size, compact structure and flexibility to change direction in the original place, particularly suitable for the underground work in the small well.2) The working equipment can relatively rotate
10、compared to the machine body, and it also can spade soil when it doesnt move.3) The equipment should be common used, and easy to be modified.4) The equipment should meet requirements of continuous loading, and improving the efficiency of underground work, safety and reliability.According to the abov
11、e function requirements, the author turns to many relevant references, compares and analyses the differences of the existing domestic and international researches about sump cleaning technology. Based on the comparison, the researcher determines the design program of this new working equipment and d
12、oes the relevant structural design.The thesis interprets this new equipments innovations by analyzing the present situation, doing the program design and the structural design and designing components and the relevant calculation.Keywords: mud cleaning machine；working equipment；ring chain；continuous
13、 loading浙江科技学院本科毕业设计（论文）3毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和
14、电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 浙江科技学院本科毕业设计（论文）4第一章 绪 论1.1 引言水仓是井下同一水平处水的流经通道，同时还肩负着沉淀水中的煤粉及杂质的作用，其出口处的清水由水泵排至地面。由于煤粉及杂质不断沉积，水仓被淤泥装满后必须及时的清理，否则会影响矿井的正常排水，甚至导致淹井等重大事故。这也是本课题中所要研究开发的清淤机的功用所在。矿山水仓清理的机械化是众多矿山企业多年来一直未能很好解决的难题。随着
15、矿山机械化、自动化水平的不断提高，实现矿山水仓清淤的机械化已经是摆在矿山企业面前急需解决的问题。以前的各种清仓方式和设备存在着工期长、效率低，或是费用高、维护困难等不同缺点。所以研制一种全新的、高效可靠的、符合井下工作要求的水仓清理工作装置具有非常重要和长远的意义。该课题源于目前企业的实际情况提出，且需求量大。全国有近万家矿山开采企业，该课题的研究对提高清理水仓效率、降低工人劳动强度意义重大，也拥有广阔的市场和应用前景。这也是对本课题进行立项研究的背景和意义前景。1.2 水仓清理技术现状一般情况下，矿井的每个水平必须设置两个水仓，分为内环和外环，长度在 3001000m 左右。每个水平的掘进和
16、采煤等工作面涌出的污水 由潜水泵抽出，通过一系列的明渠、暗道，污水挟裹着煤泥等杂质污垢流入所在水平的水仓。通常情况下水仓每年清挖一次 ，但涌水较大的矿井或水平 ，则须清挖 23 次 ，以保证生产的需要。汇总目前国内外清理水仓的方法主要有以下几种：人工清理。这是全国目前绝大多数矿井采用的清理方式。清理过程为：人工装罐（矿车）移罐绞车拉入主巷道副井提升至地面，一般需要2 名工人用铁锹装罐，装满后再由 23 人移罐。由于作业环境恶劣，工人劳动强度大，作业效率低；采用排污泵及管道直接将泥浆从井下排至地面。该方案从理论上将是比较先进的，但该系统投资较大，可靠性较差，维护费用高。微型装载机清仓。这种方式提
17、高了作业效率，降低了工人的劳动强度，但由于装罐过程不连续，操纵繁杂等问题未能很好解决，故企业并不很多。污泥泵脱水设备清仓。这种方式是将脱水设备和罐笼放置在水仓进口处，其清仓流程是：污泥泵抽排设备过滤缓冲器加压设备脱水设备装罐笼。在清仓过程中，需要不断向被清水仓内注水，同时随着清理距离延长，要不时地更换管道长度。另外该清理水仓方式还存在使用设备较多。振动筛清淤法，用振动筛将淤泥分级，将颗粒较大的杂物筛出后装入矿车，余下的煤泥水进入排水系统。其缺点是细小的淤泥返回水仓，无法将淤泥彻底清理 7-11。在上述几种传统的清淤方法中，存在的突出问题：（1） 糊状淤泥清理不彻底；（2）淤泥中水含量大，不便运
18、输；（3）颗粒较大的淤泥无法用柱塞泵排至地面；（4）环境污染问题。经过长期生产实践，通过对水仓淤泥特点的观察研究，涉及的一种新型先进的清淤系统能够比较好地解决上述难题。浙江科技学院本科毕业设计（论文）51.3 新型清仓技术的发展如前所述，现有各种水仓清理技术存在不同的难以克服的缺点，各矿山企业和研究机构均在这一方面投入了相关的关注，投以时间和资金研究开发新型的高效的机械或系统。努力提高这项工作的效率，提高机械化水平，发展自动化技术，以便降低人的工作强度，同时增加安全保障和经济效益，保护环境。经过不协地努力，各研究小组都取得了一定的技术成果，研制出了多种新型的清仓系统或设备。以下列举两种较为新型
19、的、试运行效果较佳的技术为例。图 1.1 新型水仓清理系统如图 1.1 所示，由于在水仓清淤过程中，遇到的糊状淤泥，清理比较困难，产生糊状淤泥的原因是淤泥中水的含量太大如果能将淤泥中的水分离出来，水分较少的淤泥和分离出的水分别运输和处理，是一种有效的办法，此系统借鉴了洗煤厂洗煤过程中压滤机处理煤泥水的工作原理。压滤机一般只能处理 0.5 mm 以下的杂物，而水仓积淤中存在有大量超过 0.5 mm 的颗粒状煤和其他杂物，这里借鉴了振动筛清淤系统的原理，将 0.5 mm 以上的颗粒状杂物分级筛选出来进行处理。压滤机只处理 0.5 mm以下的杂物。根据调研，直线振动筛的工作效果较好。通过工艺流程图来
20、说明新型清淤系统的工作原理，将淤泥稀释后用排污泵排出。通过直线振动筛分级，将 0.5 mm 以上的颗粒杂物筛选出来，装入矿车， 0.5 mm 以下的淤泥浆进入压滤机将水分离，泥饼装入矿车运走，清水排出。该系统在实际煤矿工作中投入工业性试运行，效果明显。而图 1.2 所示的是另一种新型的泵式的清仓结构。其主要由工作部分、搅拌部分、行走及制动装置、控制部分等组成。工作原理为:工作部分由吸浆管 8、排浆管 6、压缩空气管 4、浆体罐 2、真空泵1、煤浆阀 7、压气阀 5、真空阀 3 等组成。所有阀门均采用气动控制。工作时，先将压气阀、排浆阀浙江科技学院本科毕业设计（论文）6关闭，置真空阀、吸浆阀于开
21、启位置，置吸浆管进口于浆体中，然后启动真空泵，随着浆体罐内压力降低，真空度提高，煤泥浆经吸浆管吸入浆体罐内，当浆体液位上升到预定高度时，触发器接通，控制部分工作，使真空阀和吸浆阀及时关闭，同时停掉真空泵电机，经延时后自动开启排浆阀和压气阀.浆体罐内进入高压空气，煤浆被压入到清仓机后的矿车内，用调度绞车拉出、换空车后，开始下一个工作循环。图 1.2 新型水仓清理机该结构的主要优点是：1）该设备从原理到结构都比较简单，制造、操作均较方便；2）该设备在井下使用过程中，清理范围大，适应性强，运动灵活；3）煤泥浆体不直接经过高速或低速运动的机械部分，所以磨损较小，维修工作量小；4）借助井下现有的压缩空气
22、作为排浆动力，简化了设备的复杂程度。这些新型机械、系统的研制给矿山企业带来勃勃生机，也大大促进了矿山机械的大力发展。从产品的结构、功能、制造工艺等各方面做出了创新，大力拉近了我国在矿山机械领域与国际同行业的距离。1.4 课题的提出与本文的主要内容随着国家煤炭工业的迅速发展，以及煤炭工业中生产技术的明显提高，国家大力推进现代化矿井的建设。这要求在相关技术领域，例如采煤机械、输送机械等方面以外的其他设备上也要进行创新研究和开发。所以考察国内外针对水仓清理机械的现状分析，得出结论是现有的很多技术已经不能满足煤炭企浙江科技学院本科毕业设计（论文）7业的生产要求，必须提高生产效率，缩短清理工期和人员要求
23、。而工作装置的研究在整个清淤机器中占据重要地位，所以新型的工作装置的研究很具有现实意义。本文中所设计的工作装置是基于斗式提升机、刮板输送机、以及装载机的各自优点上所研究的。该装置实现了连续式的装载要求，操作方便，大大降低了工人的劳动强度，提高了矿下的效率，从而增加了企业的经济效益。本文共分为五章，主要内容如下“第一章：绪论。介绍了目前国内外的清仓技术的现状和研究情况，提出了本课题的研究目的和内容。第二章：介绍了该清仓机的功能介绍和工作状况的分析，通过对几种方案设计的多方面的综合比较，详细介绍本方案的优势所在。第三章：详细介绍了该工作装置的重要结构的创新设计。第四章：通过相关的设计计算，使工作装
24、置中的各部分结构中的重要零件得到最优的结果。第五章：毕业设计总结。总结本文的研究成果和创新之处，对今后的工作提出了展望。1.5 本章小节本章介绍了清仓技术的现状和研究情况，综述了对提出本课题的重要性和目的性。在此基础上提出了本文创新点，并给出了全文的总体框架。第一章 绪论第二章 功能分析与方案设计第三章 工作装置的结构设计第四章 零件的设计与计算第五章 总结与展望第二章 功能分析与方案设计前文分析了研制该新型工作装置的前提背景与长远意义，在本章中将主要介绍该新型装置的功能与工作情况的分析，以及相应的方案的设计与比较。浙江科技学院本科毕业设计（论文）82.1 功能分析该新型的工作装置的主要具有如
25、下功能特点：（1）体积小，结构紧凑，机动灵活可实现原地转向，特别适用井下狭小空间里作业；（2）工作装置可以相对车身进行旋转，本身不动的情况下也同样可以铲泥工作；（3）该工作装置应该具有通用性，改型容易，大断面水仓可以改成大的铲斗，小断面水仓可采用小水仓，应有较强的适应性；（4）该工作装置应该实现连续式的装载要求，切实提高井下的工作效率和安全可靠性。该工作装置的工作过程情况如下：首先启动机器，由链轮拖动链条及安装在链条上的铲斗，在铲斗上设计有滚子，可在由矩形空心方管组成的轨道上运动。如图 2.1 中当铲斗在链轮 1 处铲装淤泥，通过上行导轨一直运行至链轮 3 处，进图 2.1 清淤机的结构示意图
26、行卸泥工作，在这里可以加入一个简单的下拉或者下推铲斗的动作机构，增加铲斗的运行的瞬间速度，使斗内物料卸的更干净。在运作过程中，可以通过前端的举升油缸抬高最下部的铲土的斗的位置，使其可以在较大的垂直距离内工作。另外在车台架上设计了一个油缸，可以推动工作装置绕一定的支点转动，而车身本身并不旋转，这样就简化了机构的设计的基础上，增加了水平工作空间。2.2 工作装置的总体方案设计目前，煤矿下尚无理想的，适合狭小空间工作的装载机械，例如水仓的各种清理技术或者设备就存在着许多毒缺点。其中工人数量多、工期长、效率低下、操作复杂，结构上也比较繁冗等是主要显现的不足。这和相应设备的工作装置的结构是分不开的，所以
27、研制新型的工作装置是很重要的，更是开发新型清仓机械的核心技术。浙江科技学院本科毕业设计（论文）92.2.1 方案设计结合水仓的断面结构，以及现有清仓设备和矿山机械的特点，做出下述集中可行的方案。而他们各自的优缺点将在下一单元进行详细的对比。 微型装载车式该工作装置是采用反转六连杆机构，如图 2.2 由于卸料时工作装置相对于车辆的后半部分做左右各 90的回转，因而工作装置的结构尺寸将直接影响车辆的工作空间，这就要求工作装置在满足要求的前提下，结构尺寸应尽量小，为此对工作装置进行了优化设计，优化设计是在追求工作装置连杆机构传力图 2.2 装载式清仓装置1 行走系统；2平台；3电机；4坐椅；5操作台
28、；6液压系统；7工作装置比最大的同时，使转斗缸的行程达到最短(这样可使工作装置的总体结构尺寸为最小) 。优化设计的工作装置的结构尺寸比较小，纵向尺寸仅为 1 206 mm。此装置工业试用的结果也比较满意，工作具有一定的可靠性 7。 刮板输送式该方案的设计是由链传动机构与板式输送机的的相关结构组成的。行走箱 2 输出的动力通过安装在运输架上的 12、13 等一系列的链传动(见图 2.3) , 在完成减速的同时使刮板输送机获得了动力。浙江科技学院本科毕业设计（论文）10图 2.3 刮板输送式工作装置1电机；2行走箱；3、11支撑装置；4刮板输送机；5轨轮；6螺旋滚筒给料机构；7、10链轮；8刮板；
29、9刮板链；12、13进给装置图 2.4 螺旋滚筒给料机构1叶片；2链轮；3轴；4筒毂该工作装置设计有螺旋滚筒给料机构结构如图 2.4 所示。螺旋滚筒给料机构是淤煤装载机清理淤泥的关键工作部。工作时通过链轮带动螺旋滚筒旋转, 由于螺旋滚筒的两边叶片分别为左、右旋向, 因此把泥煤往中间推进, 而后被刮板刮走。刮板输送机是淤煤装载机的中间输送装置,通过刮板和刮板链的运动,将淤煤从螺旋滚筒机构处刮走,装入矿车。由于刮板所需强度不大,但要耐腐蚀,耐磨损 8。 链斗输送式图 2.5 所示的工作装置是由装有很多铲斗的斗链与相应的输送导轨所组成的。其驱动采用液压马达。斗链上的刮斗采用拖链拖动作连续循环运动，当其运行到位于整机前端的竖直前伸段时起铲掘、提升作用，因此斗的前沿设计有掘齿，必要的话可以由油缸施加推力或振动。刮斗深浅既要使它盛装学要量的物料、泥水，又能方便倾倒。刮斗处于最低位置时，底端可帖轨面进行作业，当刮斗运行到整机上部的输送端时，刮斗倾倒出物料，并起输送刮板作用。输送刮板与底盘固定安装，由行走机构调定尾端与料车对正，保证头部随回转平台转动时尾部不会移出料车口。输送槽应有立边，以阻止物
