箕斗卸载曲轨的探讨
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箕斗卸载曲轨的探讨
摘要：对冶金和煤炭箕斗的卸载曲轨进行了比较，
就煤炭箕斗卸载曲轨设计给出了建议。
确定了卸载曲轨曲线的设计方法。
关键词：箕斗，卸载曲轨，曲线
1 概述
箕斗卸载方式有卸载曲轨和外动力卸载（活动卸载直轨）两种方式。
卸载曲轨结构简单，加工方便，除进、出曲轨采用爬行速度外，不需外动力设备。
但卸载高度大，所以矿石对溜槽的冲击较大，溜槽磨损快。
活动卸载直轨卸载高度低，矿石对溜槽的冲击较小，溜槽磨损慢。
但是，设备安装和施工不方便，卸载过程的控制较为复杂，管理难度大。
而且，就目前现场使用情况来看，无论采用压缩空气还是液压驱动，使用效果都不是太好。
以往提升能力20t以下的箕斗采用曲轨卸载；20t以上的箕斗采用外动力卸载。
随着曲轨设计水平的提高，为了充分利用曲轨卸载方式卸载时间短、设备简单、投资少、维护成本低等特点，一些矿井对箕斗进行了改造。
目前，32t以下
的箕斗已经能够采用曲轨卸载，其余采用卸载直轨进行外动力卸载。
冶金和煤炭多绳底卸式箕斗的卸载曲轨和卸载方式
存在一些不同。
2 冶金和煤炭底卸式多绳箕斗卸载曲轨的比较
1）冶金多绳底卸式箕斗卸载曲轨
冶金多绳底卸式箕斗卸载曲轨型式如图1所示。
冶金箕斗卸载时，通过卸载轮将底座打开，斗箱也绕着其上部的旋转轴向外旋转。
当卸载轮的位置到达A点时，斗箱向外旋转开启到最大，卸载完毕后空箕斗下放，卸载轮沿着卸载曲轨的曲线向下运行，斗箱逐渐关闭恢复到初始位置。
当箕斗发生过卷事故时，卸载轮超过A点，由于斗箱不会自动复位，所以需要沿着曲轨上反方向的曲线段向上运行，斗箱也逐渐关闭恢复到初始位置，防止未复位的斗箱与井塔或井架内的梁发生碰撞，而且过卷后离开卸载曲轨的箕斗下放时，卸载轮能正好平稳的进入卸载曲轨，不会产生冲击。
2）煤炭多绳底卸式箕斗卸载曲轨
煤炭多绳底卸式箕斗卸载曲轨型式如图2所示。
煤炭箕斗卸载时，通过卸载轮将上开式底扇形闸门打开，斗箱固定不动。
当卸载轮的位置到达B点时，底扇形闸门向上旋转开启到最大，卸载完毕后空箕斗下放，卸载轮沿着卸载曲轨的曲线向下运行，闸门逐渐关闭恢复到初始位置。
当箕斗发生过卷事故时，卸载轮超过B点，继续向上运行，闸门始终处于打开状态。
当箕斗过卷离开卸载曲轨时，上开式扇形闸门自动关闭。
由于闸门开启或关闭的过程中，运行轨迹始终在
箕斗的断面尺寸范围之内，因此，闸门不会与井塔或井架内的梁发生碰撞。
和冶金箕斗相比，这种结构形式是一个优点。
虽然卸载曲轨的上端开口较大，以利于离开曲轨发生过卷的箕斗能进入曲轨，但是，当箕斗刚进入曲轨时，由于卸载轮中心与曲轨滑道中心不重合，会在C点产生较大的冲击，这是这种曲轨最大的缺点。
3）箕斗卸载曲轨设计的建议
煤炭箕斗卸载曲轨广泛采用图2所示的结构形式，建议采用图1所示的冶金箕斗卸载曲轨，一方面，煤炭箕斗过卷后下放时，对卸载曲轨产生较大的冲击，对井架或井塔的受力产生不良影响。
不但可以消除对卸载曲轨的冲击，而且还可以缩短卸载曲轨的长度，利于制作和安装。
另一方面，当箕斗发生过卷但还没离开卸载曲轨的直线段，并且煤还没有卸载完毕时，上开式闸门仍处于打开状态，煤流很有可能就不能进入溜槽等承接装置，发生撒煤现象，存在安全隐患，若采用冶金箕斗卸载曲轨发生过卷时，闸门通过曲轨上反方向的曲线关闭，避免了撒煤现象的发生。
3 煤炭箕斗卸载曲轨曲线的设计方法
如图3所示，扇形闸门上的滚轮进入卸载曲轨后的水平位移Lk，可以根据扇形闸门开启到最大角度，箕斗内物料完全卸空的条件确定。
Lk值按下式确定：
Lk=Lsinθ
其中：L―扇形闸门上的滚轮中心与回转中心的连线
θ―在卸载最终位置时，L与垂直轴线的夹角
由图中可看出，曲轨中的曲线由半径分别为R1和R2的两段圆弧组成，根据经验，R1=R2=（0.75～1）L。
角α可按下列关系式求出：
（R1+R2）（1-cosα）=Lk，求得，α=2sin-1
最后可求得曲线段的高度h=（R1+R2）sinα，完成了卸载曲轨曲线的设计。
以上求得的卸载曲轨曲线段由两段圆弧组成，圆弧的半径较大。
在卸载曲轨的实际应用中，曲线段也可采用两端为圆弧，中间位与圆弧相切的直线段组成，此时的圆弧直径较小。
但这两种曲线的设计方法是相同的。
4 结论
1）比较了冶金箕斗和煤炭箕斗卸载曲轨的不同结构，得出冶金箕斗卸载曲轨在箕斗发生过卷时，更能表现出其优点，建议煤炭箕斗卸载曲轨的过卷段采用冶金箕斗卸载曲轨的结构形式。
2）通过建立箕斗卸载时，箕斗与卸载曲轨的几何关系，推导出了卸载曲轨曲线段的计算公式，并且曲线段可采用两段圆弧或两段圆弧与相切直线段的组合形式。
参考文献
[1] 煤矿专用设备设计计算.北京：煤炭工业出版社，1983.
[2] 采矿设计手册矿山机械卷.北京：中国建筑工业出版社，1988.
[3] 金属矿山采矿设备设计.北京：冶金工业出版社，1977.。
