钢桁架列车的制作方法

本发明属于煤矿用伸缩皮带机技术领域，具体涉及一种钢桁架列车。

背景技术：

随着煤矿采掘工艺的改革创新，煤矿产量大增，由炮采到机采，由掘进机到联合采煤机组，日产量由几百吨到几万吨。在这个发展过程中，采掘效率得到极大提升，而在采掘系统中，转载形式目前仍然是采用伸缩皮带机与转载机搭接，和采掘机组（包括破碎转载机）配合使用，这个转载系统的转载效率直接制约整个采掘系统的效率，为了提高转载系统的转载效率，提供了一种自动伸缩皮带机。所述的自动伸缩皮带机包括钢桁架列车、过渡伸缩列车、伸缩列车、受料导航牵引车。在转载系统中，自动伸缩皮带机由第三环节上升到第二环节，受料导航牵引车跟随采掘机组行走，实现自动伸缩。但自动伸缩皮带机完成一次伸或缩后，需要恢复到初始状态，并进入下一个循环，而且要求这个工作必须在一个维修班完成。这个工作可以概述为：自动伸缩皮带机的自动复位和自动行走。这个工作已成为必须解决的问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有自动伸缩皮带机自动复位和自动行走的技术问题，提供了一种钢桁架列车。

本发明采用的技术方案如下：

一种钢桁架列车，包括若干钢桁架炮车和导航机头，所述钢桁架炮车包括钢桁架、支撑油缸、驱动轮轴、从动轮轴和车轮平衡机构，所述钢桁架由两节储带仓架通过上夹板和侧夹板连接而成，钢桁架下面前后两端的左右两侧分别安装一个支撑油缸，钢桁架中间左右两侧分别安装驱动轮轴或从动轮轴，驱动轮轴或从动轮轴上分别安装车轮平衡机构，储带仓架内由前向后依次安装电气控制箱、改向滚筒A、改向滚筒B、若干托辊车、游动车、前滑轮组、后滑轮组、恒张力绞车、导向轮、泵站系统和下托辊组，若干托辊车依次分别通过自动卷绳装置串联起来，串联托辊车的前端与储带仓架的转向架相连，后端与游动车相连，钢桁架上方沿钢桁架长度方向间隔均匀安装若干上托辊组；若干钢桁架炮车之间采用铰接座联接，前端的钢桁架炮车与导航机头采用铰接座联接，所有车轮平衡机构通过联通油管联通。

一种导航机头，包括头架、无人转向机构、车轮平衡机构、驱动轮轴、减速滚筒、齿轮箱、液力耦合器、电机、卸料架、托辊组、头部导料槽、卸载滚筒、头部清扫器。头架的前端底盘上安装无人转向机构和车轮平衡机构，头架的后端底盘上安装车轮平衡机构和驱动轮轴，头架内部安装减速滚筒、液力耦合器和电机，头架的一侧安装齿轮箱，齿轮箱的一端与减速滚筒无轴承座的一端相连，齿轮箱的另一端与液力耦合器的一端相连，液力耦合器的另一端与电机相连，头架的上方安装卸料架，头架上方沿头架的长度方向间隔均匀安装若干托辊组，卸料架上托辊组的前方依次安装头部导料槽、卸载滚筒和头部清扫器，头架的左右两侧俩端分别安装支撑油缸。

所述无人转向机构，包括自动卷绳装置、伺服减速电机、固定架、滚动压力轴承I、转盘架、双头螺栓、钢套、挡尘套、小齿轮、弧形齿条、滚动压力轴承II、防尘垫圈、锁板、转向轮轴、方向传感器和速度传感器，转盘架的中间底座内安装滚动压力轴承I、挡尘套、钢套、滚动压力轴承II和防尘垫圈，钢套的上部穿出固定架，并在钢套的上部安装锁板，双头螺栓的两端分别穿过转盘架和锁板中间的圆孔将转盘架固定在固定架的中间，转盘架的左边安装弧形齿条，固定架的左边安装与弧形齿条相啮合的小齿轮，小齿轮的上端安装伺服减速电机，转盘架的下方中间安装转向轮轴，固定架的前端安装自动卷绳装置，自动卷绳装置上安装方向传感器和速度传感器。

所述自动卷绳装置，包括瓦座、卷筒、钢丝绳、轴和涡卷弹簧，轴上依次套装涡卷弹簧和卷筒，涡卷弹簧的一端与轴固定，另一端与卷筒固定，钢丝绳缠绕在卷筒上，钢丝绳的一端与卷筒固定，另一端为自由端，瓦座设置在轴的两端。

所述车轮平衡机构，包括若干对称焊接在头架两侧的油缸悬挂，油缸悬挂包括轮轴架、固定架和平衡缸，平衡缸包括缸体和活塞杆，活塞杆的一端设置在缸体内，并与缸体形成一个封闭的油腔，活塞杆的另一端伸出缸体，平衡缸固定在固定架下面，轮轴架的一端通过铰接轴A与固定架铰接，中间通过铰接轴B和活塞杆铰接；其中一个油缸悬挂的平衡缸顶部安装单向补油阀，单向补油阀与平衡缸的油腔相连通，所有油缸悬挂通过联通油管连通。

本发明的有益效果：

1. 本发明的前端安装有导航机头，结构紧凑的机头既不影响皮带机正常运转，又便于列车行走；导航机头的前端安装有无人转向机构，无人转向机构近距离跟随目标指挥钢桁架列车直线行驶，不偏离目标中心。

2. 本发明的钢桁架炮车之间采用铰接座铰接，以及铰接座两侧分别设置拉簧装置，保证了钢桁架列车行走的平稳性和趋中性。

3. 本发明在托辊车和游动小车之间设有自动卷绳装置和恒张力绞车，建立较大储带空间，可以储存较多的胶带，实现了托辊车和游动车的有序行驶，和其它机构配合达到了自动储存和释放胶带的目的。

4. 本发明设置有驱动轮轴和从动轮轴，可以独立自动行驶，和过渡列车、伸缩列车、导航机尾等配合实现整机移动，即自动伸缩皮带机的自动复位和自动行走；

5. 本发明设置有车轮平衡机构，使得车架始终保持近水平状态，保证了储带仓内游动车、托辊车和自身的正常行驶。

附图说明

图1为本发明的前段示意图；

图2为本发明的后段示意图；

图3为导航机头的主视图；

图4为导航机头的俯视图；

图5为无人转向机构的主视图；

图6为无人转向机构的俯视图；

图7为自动卷绳装置的主视图；

图8为自动卷绳装置的俯视图；

图9为车轮平衡机构的主视图；

图10为车轮平衡机构的俯视图；

图11为平衡缸的结构示意图；

图中：1-支撑油缸，2-驱动轮轴，3-从动轮轴，4-车轮平衡机构，5-储带仓架，6-上夹板，7-侧夹板，8-电气控制箱，9-改向滚筒A ，10-改向滚筒B ，11-托辊车，12-游动车，13-前滑轮组，14-后滑轮组，15-恒张力绞车，16-导向轮，17-泵站系统，18-下托辊组，19-自动卷绳装置，20-转向架，21-上托辊组，22-铰接座，23-联通油管，24-头架，25-无人转向机构，26-减速滚筒，27-齿轮箱，28-液力耦合器，29-电机，30-卸料架，31-托辊组，32-头部导料槽，33-卸载滚筒，34-头部清扫器，35-伺服减速电机，36-固定架，37-滚动压力轴承I ，38-转盘架，39-双头螺栓，40-钢套，41-挡尘套，42-小齿轮，43-弧形齿条，44-滚动压力轴承II ，45-防尘垫圈，46-锁板，47-转向轮轴，48-方向传感器，49-速度传感器，50-瓦座，51-卷筒，52-钢丝绳，53-轴，54-涡卷弹簧，55-轮轴架，56-固定架，57-平衡缸，58-缸体，59-活塞杆，60-油腔，61-铰接轴A，62-铰接轴B，63-单向补油阀,64-钢桁架炮车，65-导航机头。

具体实施方式

如图1、2所示，一种钢桁架列车，包括若干钢桁架炮车64和导航机头65，所述钢桁架炮车64包括钢桁架、支撑油缸1、驱动轮轴2、从动轮轴3和车轮平衡机构4，所述钢桁架由两节储带仓架5通过上夹板6和侧夹板7连接而成，钢桁架下面前后两端的左右两侧分别安装一个支撑油缸1，钢桁架中间左右两侧分别安装驱动轮轴2或从动轮轴3，驱动轮轴2或从动轮轴3上分别安装车轮平衡机构4，储带仓架5内由前向后依次安装电气控制箱8、改向滚筒A9、改向滚筒B10、若干托辊车11、游动车12、前滑轮组13、后滑轮组14、恒张力绞车15、导向轮16、泵站系统17和下托辊组18，若干托辊车11依次分别通过自动卷绳装置19串联起来，串联后的托辊车11的前端与储带仓架5的转向架20相连，串联后的托辊车11的后端与游动车12相连，钢桁架上方左右两侧沿钢桁架长度方向间隔安装若干上托辊组21；若干钢桁架炮车之间采用铰接座22联接，端部的钢桁架炮车与导航机头采用铰接座22联接，所有车轮平衡机构4通过联通油管23联通。

如图3、4所示，所述导航机头65，包括头架24、无人转向机构25、车轮平衡机构4、驱动轮轴2、减速滚筒26、齿轮箱27、液力耦合器28、电机29、卸料架30、托辊组31、头部导料槽32、卸载滚筒33、头部清扫器34，头架24的前端安装无人转向机构25和车轮平衡机构4，头架24的后端安装车轮平衡机构4和驱动轮轴2，头架24内部安装减速滚筒26、液力耦合器28和电机29，头架24的一侧安装齿轮箱27，齿轮箱27的一端与减速滚筒26无轴承座的一端相连，齿轮箱27的另一端与液力耦合器28的一端相连，液力耦合器28的另一端与电机29的驱动轴相连，头架24的上方安装卸料架30，卸料架30上方左右两侧沿卸料架30的长度方向间隔安装若干托辊组31，卸料架30上托辊组31的前方依次安装头部导料槽32、卸载滚筒33和头部清扫器34，头架24的后端左右两侧分别安装支撑油缸1。

如图5、6所示，所述无人转向机构25，包括自动卷绳装置19、伺服减速电机35、固定架36、滚动压力轴承I37、转盘架38、双头螺栓39、钢套40、挡尘套41、小齿轮42、弧形齿条43、滚动压力轴承II44、防尘垫圈45、锁板46、转向轮轴47、方向传感器48和速度传感器49，转盘架38的中间底座内安装滚动压力轴承I37、挡尘套41、钢套40、滚动压力轴承II44和防尘垫圈45，钢套40的上部穿出固定架36，并在钢套40的上部安装锁板46，双头螺栓39的两端分别穿过转盘架38和锁板46中间的圆孔将转盘架38固定在固定架36的中间，转盘架38的左边安装弧形齿条43，固定架36的左边安装与弧形齿条43相啮合的小齿轮42，小齿轮42的上端安装伺服减速电机35，转盘架38的下方中间安装转向轮轴47，固定架36的前端安装自动卷绳装置19，自动卷绳装置19上安装方向传感器48和速度传感器49。

如图7、8所示，所述自动卷绳装置19，包括瓦座50、卷筒51、钢丝绳52、轴53和涡卷弹簧54，轴53上依次套装涡卷弹簧54和卷筒51，涡卷弹簧54的一端与轴53固定，另一端与卷筒51固定，钢丝绳52缠绕在卷筒51上，钢丝绳52的一端与卷筒51固定，另一端为自由端，瓦座50设置在轴53的两端。

如图9、10、11所示，所述车轮平衡机构4，包括若干对称焊接在车架两侧的油缸悬挂，油缸悬挂包括轮轴架55、固定架56和平衡缸57，平衡缸57包括缸体58和活塞杆59，活塞杆59的一端设置在缸体58内，并与缸体58形成一个封闭的油腔60，活塞杆59的另一端伸出缸体58，平衡缸57固定在固定架56下面，轮轴架55的一端通过铰接轴A61与固定架56铰接，中间通过铰接轴B62和活塞杆59铰接；其中一个油缸悬挂的平衡缸57顶部安装单向补油阀63，单向补油阀63与平衡缸57的油腔60相连通，所有油缸悬挂通过联通油管23连通。

本发明一般在最后一个钢桁架炮车下面安装驱动轮轴2，其余钢桁架炮车下面都安装从动轮轴3，头尾两点驱动；在行走路面较差，坡度大于±6°时，可以在列车中间的钢桁架炮车下面安装驱动轮轴2，形成三点驱动。铰接座22在三个方向留有间隙，其两侧都安装压簧装置，行走时有自定中心的功能，减小蛇行的摆动角度；

本发明钢桁架列车的主要功能是：1、承载和固定自动伸缩皮带机的机头装置、驱动装置、托辊车、游动小车、恒张力绞车、泵站、托辊组、胶带、导料槽、清扫器及运输物料等；2、建立托辊车和游动小车行走平台，建立较大储带空间，储存较多胶带；实现托辊车和游动车的有序行驶，达到自动储存和释放胶带的目的；3、实现整机自动直线行走。4、所有支撑油缸伸出顶紧地面，油缸托盘底部设有抓丁，固定自动伸缩皮带机，保证皮带机的运行和自动伸缩。

钢桁架列车作为自动伸缩皮带机的一部分，分析自动伸缩皮带机的动态才可知钢桁架列车的动态。

自动伸缩皮带机一般可用在井下顺槽转载系统中第二个环节，其头部（卸载部）与下级皮带机尾部搭接，尾部与破碎转载机或刮板转载机搭接，头尾俩端的无人转向机构钢丝绳自由端与相邻设备的中心点连接。有两种工况：一种是掘进工况，自动伸缩皮带机伸长，另一种是回踩工况，自动伸缩皮带机缩短。在这两种工况下，其功能都是转载，即把掘进或回踩的混煤转载到下级皮带机上。掘进工况时，伸缩列车缩到最短，跟到破碎转载机组后面，随着掘进机组（包括破碎转载机）进尺而伸长，一般伸出长度为两个采掘班的进尺（200米）时效率最高。伸长工况：钢桁架列车抓紧地面不动，尾部无人转向机构钢丝绳自由短与破碎转载机中点连接，掘进机组前进时，拉动与破碎转载机连接的导航钢丝绳，触动速度传感器，受料导航牵引车驱动轮轴接收到这个信号后启动，向尾部方向行驶，这时，胶带张力增加，当胶带张力大于设定值范围后，恒张力绞车反转，进入泵工作状态，释放钢丝绳，游动小车被胶带拉回，行驶向机头方向，胶带释放出来，伸缩列车被拉长。直到伸缩列车与掘进机组同步，当伸缩列车较快，超过掘进机组速度时，速度传感器触头反转，受料导航牵引车驱动轮轴接收到这个信号后减速，直到伸缩列车与掘进机组同步。储带仓内胶带全部伸出时，第一个托辊车触动限位开关，受料导航牵引车驱动轮轴断电停车，刹车抱死。胶带张力减小到设定值范围时，恒张力绞车堵转。此时正好进入维修班，需要伸缩列车缩短到最短状态，进入下一个循环。缩短工况：其尾部（受料导航牵引车）抱死不动，钢桁架列车油缸收起，进入行走工况，驱动轮轴通电，向尾部方向行驶，依次推动伸长的伸缩列车缩短，此时，胶带松弛，胶带张力小于设定值，储带仓架内恒张力绞车正转，（进入马达状态）依次牵引游动小车、托辊车向机尾方向行驶，把松弛的胶带拉入储带仓架内储存，缩短到最短时，胶带不再松弛，当胶带张力达到设定值范围时，恒张力绞车堵转，游动小车、托辊车停车，储带仓内最后一个托辊车触碰到限位开关，驱动轮轴断电停车，刹车抱死。伸出油缸顶紧地面，车轮离地，调平钢桁架。延长下级皮带机与之搭接，进入伸长工况（掘进工况）。至此，自动伸缩皮带机完成一次自动延伸和自动恢复到掘进工况，周而复始，直到顺槽掘进完毕。

这个缩短工况把自动伸缩皮带机由最长状态压缩到最短状态，整机向机尾方向移动了一个伸缩距离。以下把这个缩短工况概述为：掘进时自动伸缩皮带机的自动复位和自动行走。

回踩工况时，伸缩列车伸长到最长，头部与下级皮带机尾部搭接，尾部与破碎转载机搭接，随着回踩工作面进尺而缩短。如伸缩长度同前，一般每天进尺12至20米，约十天后，伸缩列车缩到最短，进入维修班。缩短工况：钢桁架列车油缸顶紧地面固定不动，尾部无人转向机构的钢丝绳自由端与自动破碎转载机中点连接，自动破碎转载机向前移动时，钢丝绳松弛自动缩短，速度传感器感知这个信号后，控制受料导航牵引车驱动装置向机头方向行驶，直到与自动破碎转载机同步，同时推动伸缩列车缩短，（伸缩列车自身有导向功能），此时胶带松弛，胶带张力小于设定值，恒张力绞车正转（马达工作状态），牵引游动车向机尾方向行驶，把胶带储存在储带仓内；当伸缩列车较快，超过自动破碎转载机速度时，速度传感器触头反转，受料导航牵引车驱动装置接收到这个信号后减速，直到与自动破碎转载机同步。当储带仓内胶带储满时，最后一个托辊车触碰限位开关，受料导航牵引车驱动装置断电停车抱死，胶带张力增大到设定值，恒张力绞车堵转。此时完成全部缩短工况，进入维修班，需要把自动伸缩皮带机调整到最长工况，进入下一个循环。伸长工况：先将下级皮带机缩短，平整地面。自动伸缩皮带机尾部不动，钢桁架列车油缸收起，无人转向机构钢丝绳联接下级皮带机尾部中点，进入行走工况，向下级皮带机方向行驶，拉伸缩短的伸缩列车，此时胶带张力大于设定值，恒张力绞车反转，进入泵工作状态，游动车被胶带拉向机头方向，托辊车自动靠拢，储带仓释放胶带，胶带全部释放时拉到最长，第一个托辊车触碰限位开关，钢桁架列车断电，停车抱死，储带仓内胶带已全部释放出来，胶带张力随之减小到设定值，恒张力绞车堵转。其机头与下级皮带机机尾搭接，钢桁架列车已停止，伸出油缸顶紧地面，车轮离地，调平钢桁架，进入缩短工况。至此自动伸缩皮带机完成一次自动缩短和自动恢复到回踩工况。周而复始，直到采区完工。

这个伸长工况把自动伸缩皮带机由最短状态拉长到最长状态，整机向机头方向移动了一个伸缩距离。以下把这个伸长工况概述为：回踩时自动伸缩皮带机的自动复位和自动行走。

钢桁架列车工况：1、钢桁架列车行驶在机采路面上，其不平整度为三米尺最大高差100毫米；2、掘进工况时，钢桁架列车向机尾行驶，由伸缩列车导向，保证其直线行驶，使自动伸缩皮带机恢复到最短（掘进工况），并向机尾方向行进了一个伸缩距离；3、回踩工况时，钢桁架列车向下级皮带机行驶，由无人转向机构导航，保证其直线行驶，使伸缩皮带机恢复到最长（回踩工况），并机头方向行进了一个伸缩距离；4、联通油管把所有油缸悬挂的平衡缸联通，平衡缸缸径对应钢桁架炮车载荷调整后，在路面不平整的情况下，钢桁架在一个近水平平面上，保证了游动小车和托辊车正常行驶。

综上所述，尽管钢桁架列车前有导航，后有导向，但是在路面不平整的影响下，列车仍有蛇行误差，这个误差是由于钢桁架炮车偏载，俩个车轮阻力不相等造成的。在这种工况下，完全消除这个误差是比较困难，但缩小这个误差达到使用目的比较容易实现。因此钢桁架列车在结构上做如下安排。 钢桁架列车具有如下特征：

1、钢桁架炮车架由两个储带仓架组成，储带仓架由多个单片钢结构螺栓联接而成。其主要目的是便于井下运输和安装；

2、钢桁架列车由钢桁架炮车铰接而成，铰接座具有三个方向（上下左右旋转）的活动间隙。其主要目的是：1）、尽可能使较多车轮压紧地面，所受阻力接近相等，减小蛇行误差，保证车轮寿命；2）、分散侧向力，减小车轮侧向受力，避免侧滑；3）、间隙不能太大，满足以上两个目的即可，反之会影响列车的平稳性。

3、铰接座两侧对称安装拉簧装置，使列车具有一定的刚度，抵消一部分车轮的侧向受力，起到自定中心的功能，原理同火车转向架。

本发明的前端安装有导航机头，机构紧凑，既能保证皮带机正常运转，又便于列车行走；导航机头前端安装有无人转向机构，可以保证列车直线自动行驶，不偏离目标中心，使得自动伸缩皮带机实现自动复位和自动行走。