在当今煤矿生产中，井下需要大量的物料，物料由地面运往井下，主要用矿车装好物料，通过地轨运输到生产现场，整个的物料卸载全部由人工进行。卸载过程中如果人员协调不好，就会出现安全事故，人工卸载不仅存在一定的安全隐患，还造成人力和时间的浪费。

通过调研，本矿井在井下装设了悬挂式单轨吊运输系统，本运输系统不仅可以载人下井，还可以运输物料，无论是安全还是效率，都有了很大的提高。根据最新的运输系统要求，需要新型的运输物料箱体。本项目在分析了矿车装运料的缺点与不足之后，经过调研、探讨并参考国家现有的有关自动卸料装置的结构，针对井下的新运输系统，设计了专业的单轨吊料箱。该料箱采用机械控制机构，通过该机构能控制底门的打开与关合，实现了井下物料卸料的半自动化功能，解决了矿车运输卸载物料，特别是水泥、沙等散装物料的卸载问题。通过对料箱底门控制机构的设计，实现单轨吊料箱底部能自动开门和关门，不仅提高了卸载效率，还大大减轻了工人的劳动强度。

单轨吊料箱设计的整体要求

根据井下生产需要及所运输物料的特点，单轨吊料箱的设计必须符合以下几点要求：

①安全性能好。所谓安全性能好就是要求该单轨吊料箱实现机械化性能的同时，也要实现本质安全，机械式控制机构的整体机构及组成要合理科学。连接部位要牢固可靠，连接方式最好能采用双保险固定连接，能在安全方面起到了双层保护作用。各类配件设计结构及形状方面要科学合理，整体的单轨吊料箱要求强度符合井下使用要求。悬挂处要增加起吊环，卸料时人只需操纵控制机构就可以实现机械卸载功能，安全系数大大增加。②密封性能好。设计单轨吊料箱时，由于向井下运输各类大小配件，有时还要运沙石等细小散装物料，为防止发生物料泄漏丢失问题，要考虑箱体整体结构的密封性能，当料箱处在装满物料状态时，料箱的左右箱体结合部位能包裹严实，料箱前、后门结合处也能处于严密状态。③卸载方便。所谓卸载方便，是要求整个箱体的控制结构操作简单方便，整个椭圆形滑道要保证圆轴在内部移动的顺畅，通过控制滑块和控制轴的相对位置，实现底门的张开与合拢。要实现该功能，减轻工作的劳动强度，必须测算出合适的滑道间隙。长短合适的滑动间隙，能保证物料的顺利卸载，并且还能保证卸载后物料的完好无损。④容积大小适中。考虑到单轨吊运输系统的承载能力，所以单轨吊料箱箱体容积大小要合适，既要满足煤矿井下物料的需求量及矿井生产能力，还要符合运输系统的承载能力。

根据以上几点要求，我们从料箱的控制机构部分、容积部分、密封性方面、安全性方面及强度等进行了探讨、外出考察等，列出多条设计方案，最终确定以下设计方案。

料箱控制机构的设计

控制机构为整个料箱设计的关键部分，我们参考有关自动卸料箱的结构，设计了机械式控制机构。该机构主要由T型滑道架、控制链、控制轴及翼型控制滑块组成。其中，T型滑道、控制轴为固定式，控制链采用井下刮板用链子，控制滑块设计为翼型，外形和椭圆形滑道相配合。控制机构结构设计见图1。

结构连接方面：T型滑道架通过螺栓和箱体固定连接，连接方式采用螺母拧紧和销子固定，在安全方面起到了双层保护作用。控制轴也和料箱的前后门连接在一起，控制轴设计为圆柱形，翼型控制滑块两侧设计为2个椭圆形滑道，尽量减少摩擦力。

该控制机构为达到自动卸载的目的，必须留有合理的滑动间隙。根据单轨吊料箱的宽度及高度，测算出长短适中的间隙距离。如果间隙过大，卸载时底门口过大张开，会造成物料极速下落，冲击力较大，有可能造成物料的损坏;如果间隙过小，卸载时底门口张开较小，有可能造成某种物料卡住，不能顺利卸載。合适的滑道间隙，既保证了物料的顺利卸载，又保护了物料的完好无损。

由于料箱悬挂在单轨吊运输系统上，通过悬挂的轨道运输至井下车场，故控制结构方面也要考虑焊有起吊环，起吊环由钢筋加工，要求钢筋的强度能承载料箱本体及装满物料的重量，吊环的焊接工艺要求为满焊。卸料时人只需操纵控制链就即可，与现用运料矿车无起吊环，人工卸料相比，安全系数大大增加。

料箱容积的设计

箱体容积规格的设计不仅要符合煤矿井下物料的需求量，还要满足现井下单轨吊运输承载能力。本矿使用的单轨吊承载力在25～30t，该料箱净容积设计为2.7m3，物料密度按照铁（密度较大）的标准计算，则载重量约20t，加上料箱自重约0.6t，共计20.6t，符合单轨吊的承载能力，完全可以安全放心使用。

料箱密闭性的设计

设计单轨吊料箱箱体时，考虑到运水泥、沙子等细小散装物料发生泄漏问题，在箱体前、后门及底门处全部采用在左半侧箱体部分全部焊上舌板，当箱体处于装物料状态时，舌板就会包裹住右半侧箱体的结合部位，从料箱的前后及底部都确保了箱体的密闭性。

料箱强度的设计

箱体结构主要由框架及外敷铁板构成，内框架采用50×70的方管焊接而成，框架四面用厚5mm板敷焊，底门采用双层板焊，即框架上、下部全部用5mm的板敷焊，既美化了箱体的外观，又保证了底门内部表面的平整，方便了装卸料。旋转及固定部位由于承载的重力较大，另用30mm板进行强固，整个的料箱焊接部分全部采用满焊工艺，箱体结实稳固。

单轨吊料箱控制机构自动卸载结构原理

自动卸载的关键结构配件是T型滑道及控制轴、翼型控制滑块。控制轴外形设计为圆柱形，控制轴镶嵌在翼型控制滑块两侧的椭圆形滑道内，由于控制轴和料箱的前后门固定在一起，改变翼型控制滑块和控制轴的相对位置，也就实现了底门的张开与合拢。卸载时通过向上拉紧控制链，从而带动翼型控制滑块顺着T型滑块滑行，底门打开。反之，则底门合上。该控制机构结构简单，加工成本较低。工作中增加了自动卸料功能，大大减轻了工人的劳动强度，提高了井下卸料的安全系数。单轨吊料箱工作示意图见图2。

关键技术点

①T型滑道通过螺栓和箱体连接固定，连接方式采用螺母拧紧和销子固定，在安全方面起到了双层保护作用。②设计了高强度的起吊环，吊环的焊接工艺要求为满焊。卸料时人只需操纵控制链就即可，安全得到保障。③测算出合适的间隙距离，间隙过大时，会导致卸载时底门口过大张开，造成物料极速下落，形成较大冲击力，极易造成物料及卸料场地的损坏;间隙过小时，卸载时底门口张开较小，极易造成某种物料卡住，导致无法顺利卸载，再一次造成人力的浪费。适合的滑道间隙，既确保了物料的顺利卸载，又保护了物料及卸料场地。④控制机构中的控制轴及翼型控制滑块的传动滑道部分设计为椭圆形，控制轴和料箱的前后门连接在一起，将控制轴设计为圆柱形，翼型控制滑块两侧设计为2个椭圆形的滑道。整个工作滑动过程是圆弧形即线接触，减少了接触面的磨损，减轻了摩擦力。⑤料箱前、后焊有起吊环，料箱设计有控制链，卸料时人只需远距离操纵控制链完成操作，提升了安全系数。⑥为防止笨重物料砸坏箱体底部，底门采用双层板焊，既使箱体的外观美化，又为箱体的强度及内部的平整性提供保障，使用起来更加规范。⑦在箱体前、后门及底门处焊有舌板，有效保证了箱体的密闭性。⑧合理的箱体容积设计，不仅满足了煤矿井下对物料的需求，还契合现井下单轨吊运输承载能力。

应用情况

该项目已在矿井投入使用，使用效果良好，不仅符合新运输系统的条件，还完全满足了井下单轨吊轨道运输物料的要求，实现了井下物料卸载的半机械化。从社会效益上讲，大大降低了井下卸料工人的劳动强度，提高了井下卸载物料的安全性，整体生产效率得到了提高。

该项目所用材料简单，加工方便，适用环境强，具有单轨吊运输系统条件的矿井可借鉴生产使用。

①单轨吊运输物料，简化了运输环节，解决了传统地轨运输占用人多、设备多、效率低、劳动强度大、受巷道变形影响、维护量大等问题，有效优化现场工作环境，减轻职工劳动强度，社会效益显著;②该料箱可实现卸料环节的自动化，操作简单，不受地板条件限制，有效节省职工体力，实现了卸料环节的本质安全;③低噪音，无污染，牵引力稳定，运行成本低廉，环保节能;④与传统矿车运输相比，每年可节约各项费用近百万元。

来源：中小企业管理与科技曾现科曹国庆杨红杰

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