运煤车厢冻粘机理分析及高效冻煤清理装置设计

摘要

煤炭是我国储藏量十分丰富的资源,应用广泛,由于地区分布不均,煤炭资源往往需要长距离的火车运输。我国北方地区每年11月份到次年3月份,室外温度普遍在-10℃～-30℃左右,煤炭在长距离的火车运输过程中经常会出现冻粘现象,形成冻煤,冻煤厚度多在400mm.左右,严重时整车冻结。由于冻煤质地坚硬,与运煤车厢连接紧密,卸车作业十分困难,极大的影响了广大用煤企业的用煤成本和正常生产,造成了企业人力、财力的损失。
　　 本文分析了运煤车厢的冻粘形成原因、影响因素及冻煤的内部作用力,建立了运煤车厢内部冻粘的微观界面模型,指出通常情况下冰层内部作用力是运煤车厢冻粘强度的薄弱环节。冻煤的破坏属于拉应力破坏,在此基础上建立了冻煤截割破碎的理论模型,并推导了截割力、进给力和最佳截齿间距的计算方法,为冻煤清理装置的设计提供了基础。针对目前运煤车厢冻煤清理中缺少适合火车敞车的高效冻煤清理机械的现状,提出了以截齿螺旋截割破碎冻煤,以螺旋推送方式输送冻煤的门座式冻煤清理方案,完成了对螺旋截割取料头、清车机构、螺旋输料机构等主要机构的设计计算,对清车机构中的截齿座进行了避障设计,保证了清车过程中不对运煤车厢的造成损坏。使用三维建模软件建立了冻煤清理装置的三维实体模型,并利用有限元分析方法对装置的关键机构进行了强度分析。