非标矿用平板车研制

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1、30T非标矿用平板车研制一、立项背景2009年挖金湾矿扩源收编了怀仁县下属煤矿虎龙沟矿，当时属于个人管理，各方面条件比较差，年产量不足30万吨。收编后，集团公司本着“重建扩源”的原则，对该矿进行了一系列大力度改造扩建，初步计划年产量180万吨。为此，拟上一套综采设备，向中央机厂订购了ZF7500型低位放顶煤液压支架一套，该架型支架单架重量为25.8吨。由于该矿的物料巷是在原有巷道基础上扩建的，尽管实现了整架运输，但是巷道局部存在29.4°的坡，加上运输巷道尺寸限制及经济问题，这样就使得运输方式成为了一个棘手的为题，经过多方面考虑，决定采用矿用平板车来运输大型设备入井。2009年8月，中

2、央机厂接到虎龙沟矿委托，设计研发一批30吨型矿用平板车，以供该矿能够顺利将液压支架和采煤机准时布置到工作面。二、条件分析集团公司现有各矿的矿用平板车基本上都是由中央机厂设计制造，相对来说，20吨以下平板车的技术比较成熟。但是这些车型均采用槽钢结构的车体和铸造车轮，在强度上和车体高度上难以满足30吨车型的要求。根据矿用平板车的相关国家标准要求，运输巷坡度超过25°时，禁止使用标准平板车进行大型设备的运输。因此，我们接受任务后，进行了一些列评估和研讨，在借鉴其他厂家的经验的同时，结合我们的各种车型，拟定结构形式遵循通用形式，但是要在强度上做足文章，必须进行一些列强度校核。经过初步计算，确定

3、采用11#矿用工字钢结构的车体，采用整体锻件车轮，同时，对车轴进行强度上调，采用Φ90mm的车轴。三、选型与校核一）车体选型遵循国家标准的相关要求，根据巷道尺寸（4.0×2.6m），确定采用3300×1300×110mm的车体构件。从强度的角度来考虑，选用11#矿用工字钢作为车体主梁及横梁。轮对中心距确定为1100mm。这样，车体端面到车轴的距离为1100mm，即受载荷悬臂长度。二）轮对选型从巷道尺寸来看，车轮中心高不宜超过150mm（巷道高度2600mm-2200mm=400mm，故平板车高度不宜超过320mm），故而确定采用Φ250mm的车轮。根据现有巷道铺设的导轨轨距，确定轮对采

4、用600mm轨距。车体和轮对选定后，复核平板车的高度尺寸，即车面高度为309mm，满足巷道尺寸要求。三）强度校核1、车体强度校核根据ZF7500型放顶煤支架底座尺寸，车体与底座接触面积为S1=1.4×2.4×=2.24m2；根据设计安装尺寸，可以确定车体危险断面位于车轴中心的正上方，悬臂长度L=1.1m。P===1.32（MPa）弯矩计算：M=P*L*n/d=1.32×1.1×2÷1.3=2.24（MN·m）其中：P——单位面积上压力，Mpa；L——悬臂长度，m；d——悬臂宽度，m；n——偏载系数取2危险断面截面模量：（查表可得）W=16.4×103mm3×2=32.8×103mm3最

5、大应力δmax==≈68.3Mpa安全系数（11号矿用工字钢系20MnK材质，抗拉强度为510Mpa）η=510÷68.3≈7.46（倍）>6倍符合平板车安全系数要求。2、主轴强度校核根据平板车运动规律，我们近似取主轴为静压力状态进行强度校核。主轴参数：D=Φ90mm，45#钢淬火，材料抗拉强度σb=597Mpa；抗剪切力<剪应力取抗拉强度的0.5倍>：452×3.14×597×0.5×1.5=2.84×106（N）安全系数：η=2.84×106÷（3×105）=9.5（倍）>6倍符合强度要求；此处系单轴受载30吨进行的偏载计算，故安全裕度比较大。3、轴座强度计算轴座采用ZG45材料，

6、其接触应力参考手册查得数据为1200Mpa，接触线长Ｌ＝０．２ｍ，Ｒ１＝０．０４５ｍ，Ｒ２＝０．０４６ｍ，Ｐ＝３×１０５Ｎ，弹性模量Ｅ＝２０６ＭPa；轴的接触面最大接触应力为：δ=0.418×≈159ＭPa安全系数：η=1200÷159≈7.55（倍）>6倍符合强度要求；4、销轴强度校核主牵引销轴直径Φ50mm，45#钢，δb=597ＭPa,抗剪力计算：252×3.14×597×0.5=5.9×105N安全系数：η=5.9×105÷（3×105×sin29.4）=3.94(倍)<6倍不符合强度要求。所以，在设计时我们进一步减弱了该销轴的强度，并在产品使用说明中做如下阐述：在运料过程中，

7、坡度大于10°时，不得采用该销轴牵引，而是采用牵引物料本身来带动车体运动的方式。5、车轮强度校核车轮采用27SiＭn锻件结构，做如下校核：单轮强度：S=3.14×130×78=3.2×105㎜227SiＭn材料许用应力为δminHP=980ＭPa,F=S*δminHP=3.136×106(N)安全系数：η=F÷（3×105）≈12（倍）>6倍符合强度要求。四、使用状况及效益根据矿方使用至今的情况来看，该产品质量得到了矿方的好评，一批ZF7500