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     刮板鏈以其特定的彈性、極高的承載能力以及良好的撓性，成為井下工作面刮板輸送機(jī)無(wú)可替代的牽引機(jī)構(gòu)。刮板鏈有很強(qiáng)的適應(yīng)性，最主要的是它能隨著不斷變化的工況通過(guò)彈性形變隨機(jī)進(jìn)行“自身調(diào)節(jié)”，以適應(yīng)瞬時(shí)出現(xiàn)的負(fù)荷狀態(tài)。刮板鏈?zhǔn)冀K是在機(jī)頭、機(jī)尾所限定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)以“彈性伸縮”的方式運(yùn)行。而這種隨負(fù)載和鋪設(shè)狀況自行發(fā)生的彈性伸縮，如果超出刮板輸送機(jī)鏈輪正常驅(qū)動(dòng)所允許的范圍，恰恰是導(dǎo)致其發(fā)生運(yùn)行事故的重要因素。如果伸長(zhǎng)量過(guò)大，會(huì)造成跳鏈、斷齒以至停機(jī)；伸長(zhǎng)量過(guò)小會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)功率劇增使刮板鏈與鏈輪過(guò)度磨損。為了保證工作面刮板輸送機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，本文研究分析了刮板鏈自行彈性伸縮對(duì)其正常運(yùn)行的影響，以及避免造成事故的解決途徑。
一、刮板鏈運(yùn)行中自行彈性伸縮對(duì)正常運(yùn)行的影響
    刮板鏈作為一彈性模量約為3 750—4 450kgf/mm2的彈性體，根據(jù)虎克定律，一旦承載，其各點(diǎn)就會(huì)按其固有的負(fù)荷一伸長(zhǎng)特性曲線產(chǎn)生相應(yīng)的彈性伸長(zhǎng)變形：式中：δ一彈性伸長(zhǎng)量；
    α—一應(yīng)力；
    l-單元長(zhǎng)度；
    E一刮板鏈彈性模量。
    由于采煤機(jī)割煤位置循環(huán)往復(fù)地變化，刮板輸送機(jī)彎曲鋪設(shè)狀況也在不斷地改變，運(yùn)行中的工作畫刮板輸送機(jī)刮板鏈上各點(diǎn)的張力隨其所處位置不斷變化，因而各點(diǎn)變形伸長(zhǎng)量也就不同，且不停地在改變。刮板鏈某點(diǎn)所受張力（應(yīng)力）與其瞬時(shí)所處位置有關(guān)，如圖1所示。當(dāng)某點(diǎn)處于上鏈某處時(shí)，該點(diǎn)所受張力可按下式求得：
當(dāng)某點(diǎn)處于下鏈某處時(shí)，該點(diǎn)所受張力為：
    對(duì)于運(yùn)量在2 000t/h以上、安裝功率為2x700kW乃至3x700kW、鏈條規(guī)格2-‘p42x146、鋪設(shè)長(zhǎng)度250m的高產(chǎn)高效工作面刮板輸送機(jī)，其整條刮板鏈滿載運(yùn)時(shí)總伸長(zhǎng)量最大約為1.8m，而最小（空載）幾乎為零。由式(2)和(3)可知，這主要是因?yàn)椴擅簷C(jī)在往復(fù)行進(jìn)中割煤位置不斷改變、而使刮板輸送機(jī)裝煤長(zhǎng)度（刮板鏈負(fù)載）也不斷改變所造成的。刮板鏈運(yùn)行中產(chǎn)生的這種伸長(zhǎng)量如果超出刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行所允許的范圍，必將導(dǎo)致其與驅(qū)動(dòng)鏈輪之間的運(yùn)行事故。
二、刮板鏈伸長(zhǎng)造成事故的解決途徑
    在高產(chǎn)高效工作面刮板輸送機(jī)中，刮板鏈伴隨著彈性變形要想與鏈輪正常嚙合傳動(dòng)，必須滿足如下2個(gè)條件：
    1)正確緊鏈。以一與刮板鏈實(shí)際運(yùn)行中某一特定載荷相適應(yīng)的“當(dāng)量”張力一即刮板鏈預(yù)緊力，把刮板鏈圍包在刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾鏈輪上，使刮板鏈對(duì)驅(qū)動(dòng)鏈輪有一確定的預(yù)緊力。當(dāng)外界載荷與所預(yù)加的“當(dāng)量”張力兩者所產(chǎn)生的刮板鏈變形伸長(zhǎng)相近時(shí)，則預(yù)加于鏈輪上的預(yù)緊力為最佳，即呈通常所說(shuō)的最小張力點(diǎn)的張力（圖1中的F3，位于輔助驅(qū)動(dòng)鏈輪的脫鏈處一機(jī)尾上鏈）為0—1 500N的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而保證正常嚙合傳動(dòng)，所謂與刮板鏈實(shí)際運(yùn)行某一特定載荷相適應(yīng)的“當(dāng)量”張力，即在刮板鏈靜止而一端固定情況下，在另一端所施加的貫穿于刮板鏈2L全長(zhǎng)的拉伸張力，它雖然與實(shí)際運(yùn)行時(shí)對(duì)刮板鏈各點(diǎn)呈線性累積的載荷形式／F(x)d(x)不同，但兩者所造成的刮板鏈伸長(zhǎng)相等，故稱之為“當(dāng)量”。這里所謂的某一特定載荷，即采煤機(jī)恰在刮板輸送機(jī)中間位置割煤時(shí)刮板鏈所承受的載荷。由此可知，刮板鏈預(yù)緊力可通過(guò)其負(fù)載運(yùn)行中實(shí)際所承受載荷求得：
    分析可知，刮板鏈預(yù)緊力實(shí)際就是其負(fù)載運(yùn)行實(shí)際載荷的平均值。
    但是，如上所述，刮板鏈伸長(zhǎng)變動(dòng)量很大，其對(duì)與鏈輪嚙合傳動(dòng)的負(fù)面影響，僅僅用一個(gè)“當(dāng)量于”張力進(jìn)行緊鏈遠(yuǎn)遠(yuǎn)解決不了的。
    2)研制自動(dòng)伸縮機(jī)尾。通過(guò)改變2個(gè)鏈輪的間距，自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載運(yùn)行中刮板鏈的“松緊”。
三、自動(dòng)伸縮機(jī)尾的動(dòng)作響應(yīng)和基本參數(shù)確定
    1．自動(dòng)伸縮機(jī)尾的主要組成部件及功能
    自動(dòng)伸縮機(jī)尾主要由機(jī)械部件和電液控制系統(tǒng)組成。機(jī)械部件有固定機(jī)尾架，活動(dòng)機(jī)尾架。電液控制系統(tǒng)有壓力傳感器，電液控制閥，中央處理器，油缸組件等。
    采煤機(jī)上的采煤機(jī)割煤功率測(cè)試傳感器及液壓支架上的采煤機(jī)割煤位置（紅外線）傳感器，對(duì)負(fù)載運(yùn)行刮板鏈的載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至中央控制器。布置于機(jī)尾附近支架或機(jī)尾架上的中央智能控制器——計(jì)算機(jī)，系自動(dòng)伸縮機(jī)尾控制系統(tǒng)的核心部件，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及與測(cè)試數(shù)據(jù)比較和處理，進(jìn)而對(duì)供液系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令。電液控制系統(tǒng)控制油缸推動(dòng)活動(dòng)機(jī)尾架在固定機(jī)架上移動(dòng)。位移和壓力傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量推移油缸行程和壓力，并把數(shù)據(jù)傳輸至中央控制器。
    2．自動(dòng)伸縮機(jī)尾動(dòng)作響應(yīng)的判定依據(jù)
    為保證自動(dòng)伸縮機(jī)尾正確動(dòng)作，首先應(yīng)合理的確定刮板鏈負(fù)載運(yùn)行基準(zhǔn)載荷值，作為判定自動(dòng)伸縮機(jī)尾是否應(yīng)動(dòng)作和如何動(dòng)作的依據(jù)，并輸入、儲(chǔ)存在中央控制器一計(jì)算機(jī)內(nèi)。該基準(zhǔn)載荷對(duì)刮板鏈的伸長(zhǎng)作用應(yīng)與已施加在刮板鏈上的緊鏈力“當(dāng)量”，從而使刮板鏈呈現(xiàn)最佳運(yùn)行狀態(tài)；該基準(zhǔn)載荷的數(shù)值應(yīng)為：以額定功率割煤的采煤機(jī)位于刮板輸送機(jī)中間位置時(shí)對(duì)刮板鏈所造成的載荷。
    由于采煤機(jī)割煤功率并非穩(wěn)定，且割煤位置也不斷變化，因此以采煤機(jī)額定割煤功率與采煤機(jī)位置1/2L乘積作為基準(zhǔn)載荷值。當(dāng)采煤機(jī)實(shí)際割煤功率×采煤機(jī)所在割煤位置L之值等于基準(zhǔn)載荷值時(shí)，自動(dòng)伸縮機(jī)尾不動(dòng)作；反之，則應(yīng)做出相應(yīng)的動(dòng)作響應(yīng)。
    3．自動(dòng)伸縮機(jī)尾“伸縮”動(dòng)作響應(yīng)過(guò)程
    當(dāng)計(jì)算機(jī)所采集的采煤機(jī)實(shí)際割煤功率與割煤位置L之積大于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)載荷值時(shí)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)比較和處理，判斷出載荷大小及其對(duì)刮板鏈所造成的有害的多余伸長(zhǎng)，進(jìn)而生成“推移”指令，通過(guò)電液（先導(dǎo)）控制器打開閥組，接通來(lái)自泵站的高壓液進(jìn)入油缸推移腔把機(jī)尾推出預(yù)定距離，并根據(jù)推移油缸行程和壓力傳感器所測(cè)及時(shí)反饋數(shù)據(jù)終止指令，進(jìn)而自動(dòng)完成伸出機(jī)尾、加大2鏈輪間距的動(dòng)作。反之，則把機(jī)尾收縮至預(yù)定位置。自動(dòng)伸縮機(jī)尾整個(gè)動(dòng)作響應(yīng)如圖2所示。
    4．自動(dòng)伸縮機(jī)尾動(dòng)作響應(yīng)范圍和頻率
    從理論上講，自動(dòng)伸縮機(jī)尾可根據(jù)刮板鏈實(shí)際載荷隨機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)“伸縮”調(diào)節(jié)。但由于井下工況復(fù)雜，因此可把自動(dòng)伸縮機(jī)尾動(dòng)作響應(yīng)范圍按照刮板鏈負(fù)載運(yùn)行實(shí)際載荷相對(duì)于基準(zhǔn)載荷變化而劃分成若干區(qū)段，一個(gè)區(qū)段系自動(dòng)伸縮機(jī)尾的一個(gè)動(dòng)作響應(yīng)。
    10m—0.5L為刮板鏈實(shí)際載荷大于基準(zhǔn)載荷區(qū)域；0.5L-L-10m為刮板鏈實(shí)際載荷小于基準(zhǔn)載荷區(qū)域。分別把它們按25%遞增（減）量分成4檔，即刮板鏈負(fù)載運(yùn)行實(shí)際載荷相對(duì)于基準(zhǔn)載荷的增量分別為(25%～50%。5%～100%)x( 10m—0.5L)x基準(zhǔn)載荷，而減量為(25%～50%～75%~lOOqo)X( 0.5L～L～10m)×基準(zhǔn)載荷。因此，自動(dòng)伸縮機(jī)尾動(dòng)作響應(yīng)范圍也就按此增減、分檔而劃分成相應(yīng)4個(gè)區(qū)段，對(duì)應(yīng)某個(gè)特定區(qū)段，自動(dòng)伸縮機(jī)尾只作一個(gè)相應(yīng)的動(dòng)作。這樣，’既可滿足自動(dòng)調(diào)節(jié)刮板鏈負(fù)載運(yùn)行時(shí)松緊，保證其與鏈輪的正常嚙合傳動(dòng)，又利于實(shí)施和系統(tǒng)布置。
    5．油缸推力及行程
    1)自動(dòng)伸縮機(jī)尾布置于工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾滑道上，在其鏈輪牽引刮板鏈（底鏈）的同時(shí)，又在千斤頂?shù)耐苿?dòng)下向外移動(dòng)。其受力狀況如圖3所示。此時(shí)千斤頂?shù)耐屏��?yīng)為：
    因F3 =0~1 500N，F(xiàn)2≈TVk，G為機(jī)尾重量—lOt，f為機(jī)尾架相對(duì)于滑道移動(dòng)時(shí)的阻力系f≈0.5。故可容易求得千斤頂推力To但是，此推移千斤頂還往往用來(lái)緊鏈，故其推力還應(yīng)滿足T≥2 Fv的要求。式中，F(xiàn)v為前面已談到的刮板鏈預(yù)緊力（緊鏈力）。
    2)因?yàn)楣伟彐溫?fù)載運(yùn)行中出現(xiàn)的伸長(zhǎng)量AL可由式(4)求得，而自動(dòng)伸縮機(jī)尾伸或縮所應(yīng)調(diào)節(jié)的刮板鏈最大伸長(zhǎng)量為0.75AL,故自動(dòng)伸縮機(jī)尾千斤頂行程應(yīng)為H≥0.75AL。當(dāng)然，如果考慮用此油缸緊鏈，其行程需另行確定。
此處應(yīng)說(shuō)明的是，當(dāng)油缸行程或其油缸壓力超過(guò)預(yù)設(shè)范圍時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)具有報(bào)警顯示功能。
四、結(jié)論
通過(guò)上述計(jì)算和論證，可以得出以下結(jié)論：
1)工作面重型刮板輸送機(jī)的理想張緊裝置為自動(dòng)伸縮機(jī)尾。
2)自動(dòng)伸縮機(jī)尾動(dòng)作響應(yīng)的判定依據(jù)是額定割煤功率x0.5L。
3)工作面重型刮板輸送機(jī)自動(dòng)伸縮機(jī)尾的行程一般大于600mm。