通過(guò)對(duì)氣控?zé)o壓風(fēng)門平衡機(jī)構(gòu)的受力分析,得出兩門板轉(zhuǎn)矩與風(fēng)壓、轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有很密切的關(guān)系,當(dāng)風(fēng)壓大于(39.2Ab/SL)MPa 時(shí),聯(lián)接門扇和平衡桿的軸承將被拉斷,因此要根據(jù)煤礦井下的實(shí)際風(fēng)壓選擇強(qiáng)度合適的軸承及平衡機(jī)構(gòu),以保證氣控?zé)o壓風(fēng)門的可靠使用,從而為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。
礦用氣控?zé)o壓風(fēng)門的平衡桿可以調(diào)節(jié)風(fēng)門的開啟和關(guān)閉, 是風(fēng)門平衡機(jī)構(gòu)中重要組成部分,其受力傳動(dòng)效果決定了風(fēng)門運(yùn)行的可靠程度,因此對(duì)平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理地研究與設(shè)計(jì)是非常重要的,本文基于文獻(xiàn)[2]中氣控?zé)o壓風(fēng)門結(jié)構(gòu)及研究成果,就其平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析,并對(duì)聯(lián)接門扇和平衡桿的軸承強(qiáng)度進(jìn)行了強(qiáng)度校核。
1氣控?zé)o壓風(fēng)門的結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)風(fēng)門結(jié)構(gòu)
氣控?zé)o壓風(fēng)門主要由門框、左右門板、平衡機(jī)構(gòu)、鋼絲繩及氣缸等組成。氣控?zé)o壓風(fēng)門的平衡機(jī)構(gòu)受力情況如圖 3 所示,圖中的“′”上標(biāo)表示末狀態(tài),由該圖可知平衡桿兩端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移為 CC′和 DD′。 假設(shè) EF=MD=b,平衡桿初始狀態(tài)水平,門扇寬 L,門扇轉(zhuǎn)動(dòng)
角為 α,由于鋼絲繩與連桿捆綁在一起,因此對(duì)彎架施加力 f 的方向沿 CD 桿方向。系統(tǒng)在水平方向所受外力為風(fēng)壓對(duì)風(fēng)門產(chǎn)生的推力及門軸對(duì)門的支撐力, 推力對(duì)門有轉(zhuǎn)動(dòng)作用,而支撐力作用點(diǎn)在門軸上, 因此對(duì)門沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)作用。
(2)工作原理
氣控?zé)o壓風(fēng)門采用煤礦井下高壓氣體作為氣缸的動(dòng)力源,由電磁閥控制氣缸 1 推桿收縮,通過(guò)連接在推桿上的鋼絲繩 3 來(lái)拉動(dòng)平衡桿 4,從而帶動(dòng)直架和彎架 5,調(diào)控風(fēng)門的開啟。當(dāng)推桿伸出時(shí),鋼絲繩呈現(xiàn)為松馳狀態(tài),此時(shí)鋼絲繩對(duì)風(fēng)門的牽制力為零, 風(fēng)門則在配重墜陀 2 的作用下,回到關(guān)閉狀態(tài)。
(1)在不同風(fēng)壓作用下,左右門板轉(zhuǎn)矩不同,會(huì)出現(xiàn)速度不同的開關(guān)動(dòng)作,導(dǎo)致平衡桿兩端受力不等而受到?jīng)_擊。 風(fēng)壓越大,沖擊越嚴(yán)重,勢(shì)必會(huì)對(duì)平衡桿造成破壞。 如果平衡桿材料強(qiáng)度不夠,在較大風(fēng)壓作用下,風(fēng)門打開初期就會(huì)在平衡桿的兩端點(diǎn)處出現(xiàn)破裂;
(2)風(fēng)門不能及時(shí)打開,會(huì)與經(jīng)過(guò)的礦車發(fā)生碰撞,造成事故;
(3)產(chǎn)生漏風(fēng)。 由于作用在門扇上的壓力相當(dāng),在沒(méi)有外力或門扇阻力較大的情況下,不易關(guān)閉或關(guān)不嚴(yán)密,給通風(fēng)系統(tǒng)管理帶來(lái)一定難度;
(4)門扇是對(duì)開狀態(tài),門扇之間相互碰撞,極易造成風(fēng)門損壞。
要盡量減小平衡連桿與門扇聯(lián)接的兩端摩擦力,并保持兩端的摩擦力相等;提高風(fēng)門開啟的靈敏度;在風(fēng)門兩側(cè)安裝阻車裝置,在風(fēng)門沒(méi)有*打開前,阻止礦車通過(guò),防止礦車撞壞風(fēng)門;選擇強(qiáng)度較大的平衡連桿,門扇的材料選擇剛度較大的鋼材料。