刮板輸送機(jī)選型原則與參數(shù)確定研究

劉建勇

【摘 要】刮板輸送機(jī)是一種以撓性體作為牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸機(jī)械，它主要用于煤礦的回采工作面或順槽等其他場(chǎng)所.由于其特殊的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，刮板輸送機(jī)迄今為止仍是綜采工作面唯一的運(yùn)輸設(shè)備.把刮板鏈視為剛體進(jìn)行受力分析，就難以真實(shí)地揭示其產(chǎn)生動(dòng)載荷的規(guī)律和運(yùn)動(dòng)過程中的本質(zhì)問題.本文以安徽某礦為例，闡述了刮板輸送機(jī)選型基本原則，分析了如何確定主要參數(shù)，其設(shè)計(jì)思路具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】刮板輸送機(jī)；選型原則；參數(shù)確定

0.前言

刮板輸送機(jī)是綜采工作面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，針對(duì)刮板輸送機(jī)工況惡劣、負(fù)載情況復(fù)雜等問題，實(shí)現(xiàn)綜采工作面機(jī)械化生產(chǎn)是煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一，作為工作面必不可少的重要設(shè)備，刮板輸送機(jī)擔(dān)負(fù)著煤炭運(yùn)輸?shù)钠D巨任務(wù)，同時(shí)配合采煤機(jī)、液壓支架等配套設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)工作面破、裝、運(yùn)、支等采煤工序的連續(xù)作業(yè)。由于采煤工作面生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，且生產(chǎn)負(fù)荷較大，為了能夠保證刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性，必須保證輸送機(jī)的選型合理，設(shè)計(jì)參數(shù)滿足核定生產(chǎn)力設(shè)計(jì)需求。本文以安徽某礦為例，結(jié)合礦山實(shí)際情況與數(shù)據(jù)分析，提出了刮板輸送機(jī)的選型原則與參數(shù)確定的方法。

1.刮板輸送機(jī)選型原則

煤礦輸送設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)不僅包含具體的技術(shù)參數(shù)，而且包含可靠性指標(biāo)。工作面輸送機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)有：輸送能力、鋪設(shè)長(zhǎng)度、總裝機(jī)功率?？煽啃灾笜?biāo)則以整機(jī)壽命和無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間表示。煤礦選擇輸送機(jī)性能的基本原則是：輸送機(jī)的性能在特定的安裝條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦工作面的單產(chǎn)期望指標(biāo)；輸送機(jī)可靠性應(yīng)保證在一次工作面安裝運(yùn)行期間無大修，基礎(chǔ)部件無更換。

1.1與輸送機(jī)性能有關(guān)的選型原則

（1）由工作面的預(yù)期年產(chǎn)量或日產(chǎn)量參照輸送機(jī)的設(shè)計(jì)輸送能力確定大致的輸送機(jī)型號(hào)范圍。

（2）輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力。

（3）工作面的實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度通常應(yīng)小于輸送機(jī)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。但要注意的是，輸送機(jī)的輸送能力是工作面長(zhǎng)度和傾角的函數(shù)，當(dāng)工作面長(zhǎng)度或傾角變化時(shí)，應(yīng)對(duì)輸送能力進(jìn)行調(diào)整。尤其是工作面鋪設(shè)長(zhǎng)度超過設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)更要注意，應(yīng)避免出現(xiàn)輸送機(jī)能力不足的弊端。必要時(shí)，對(duì)于輸送機(jī)的實(shí)際輸送能力應(yīng)咨詢輸送機(jī)設(shè)計(jì)工程師。

（4）輸送機(jī)的中部槽高度應(yīng)與開采條件相適應(yīng)。較薄煤層和普通機(jī)械化開采應(yīng)選用高度較矮的中部槽，高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化開采一般不受中部槽高度的限制。

（5）工作面煤炭的可采儲(chǔ)量應(yīng)與輸送機(jī)的壽命相適應(yīng)。

（6）中雙鏈輸送機(jī)較邊雙鏈輸送機(jī)具有更高的運(yùn)行可靠性，盡量不采用單鏈輸送機(jī)。

（7）性能相同（相近）的輸送機(jī)建議選擇圓環(huán)鏈規(guī)格較大的輸送機(jī)，可大幅度減少圓環(huán)鏈斷鏈?zhǔn)鹿实念l次。

（8）現(xiàn)代輸送機(jī)選型傾向于具有較大的功率儲(chǔ)備。

（9）單電機(jī)功率大于375kW的輸送機(jī)建議采用3300V電壓供電。

（10）輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足與其他設(shè)備總體配套要求。

1.2與輸送機(jī)可靠性有關(guān)的選型原則

輸送機(jī)的可靠性主要考核指標(biāo)是輸送機(jī)的整機(jī)壽命和無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于輸送機(jī)的整機(jī)壽命在性能選型中已得到解決，延長(zhǎng)輸送機(jī)的無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的關(guān)鍵是降低輸送機(jī)的故障率由于可靠性對(duì)于輸送機(jī)運(yùn)行至關(guān)重要，選型中應(yīng)重視以下幾點(diǎn)：

（1）輸送機(jī)應(yīng)留有足夠的功率儲(chǔ)備。

（2）圓環(huán)鏈應(yīng)選購質(zhì)量穩(wěn)定廠商的產(chǎn)品。在輸送機(jī)總體尺寸允許的前提下，選配高一個(gè)規(guī)格的圓環(huán)鏈，可有效減少不可預(yù)測(cè)故障的發(fā)生。

（3）輸送機(jī)配置可有效進(jìn)行機(jī)械保護(hù)的傳動(dòng)裝置，可削減瞬間沖擊負(fù)荷對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊幅值，減少斷鏈?zhǔn)鹿实陌l(fā)生。這類傳動(dòng)裝置有摩擦限矩離合器、CST液黏傳動(dòng)減速器和液力偶合器等傳動(dòng)裝置。

（4）在輸送機(jī)的減速器等關(guān)鍵部位配置實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，自動(dòng)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵部位的工作狀態(tài)，可為輸送機(jī)檢修提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（5）輸送機(jī)配置可伸縮機(jī)尾，尤其是配置可隨鏈張力變化自動(dòng)調(diào)整行程的伸縮機(jī)尾，可以使刮板鏈處于適度張緊的狀態(tài)下工作，有利于輸送機(jī)正常運(yùn)行，延緩機(jī)件的磨損。

從上述針對(duì)輸送機(jī)可靠性的技術(shù)對(duì)策中可以看出，與可靠性有關(guān)的技術(shù)與現(xiàn)代傳動(dòng)控制技術(shù)密切相關(guān)。在這一領(lǐng)域，國產(chǎn)輸送機(jī)還存在不小的差距，迫切期望國產(chǎn)輸送機(jī)在傳動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域有所突破。

1.3輸送機(jī)有關(guān)結(jié)構(gòu)的選擇

（1）輸送機(jī)的卸載方式有端卸式和側(cè)卸式兩種。端卸式是最常用的卸載方式，大功率單采工作面輸送機(jī)優(yōu)選交叉式側(cè)卸結(jié)構(gòu)，不推薦上下重疊式的側(cè)卸結(jié)構(gòu)。

（2）選用行星減速器傳動(dòng)裝置可使輸送機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，有利于總體配套。張家口煤礦機(jī)械有限公司的行星減速器已形成系列，功率從90kW直至1000kW。型思路和方法作簡(jiǎn)要介紹。

2.刮板輸送機(jī)的主要參數(shù)確定

2.1運(yùn)輸能力的計(jì)算

刮板輸送機(jī)生產(chǎn)能力的選擇要保證采煤機(jī)采落的煤被全部運(yùn)出，并留有一定備用能力。刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力可由相關(guān)公式計(jì)算?？紤]到工作面輸送條件差，工作面輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)輸能力應(yīng)為工作面最大需運(yùn)出煤流量的1.2倍。另外，輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度和裝機(jī)功率應(yīng)依工作面長(zhǎng)度等采煤參數(shù)予以確定。經(jīng)計(jì)算可知，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為2450t/h。

2.2運(yùn)行阻力的計(jì)算

在計(jì)算刮板輸送機(jī)的運(yùn)行阻力時(shí)，可分為直線段、彎曲段兩部分運(yùn)行阻力。

直線段運(yùn)行阻力：直線段運(yùn)行阻力包括兩部分：①貨載及刮板鏈在溜槽中移動(dòng)的阻力；②傾斜運(yùn)輸時(shí)貨載及刮板鏈的自重分力。直線段運(yùn)行阻力又分為重段阻力和空段阻力兩部分。經(jīng)相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算重段阻力310480N； 空段阻力 42532N。

曲線段運(yùn)行阻力：對(duì)于可彎曲刮板輸送機(jī)，在計(jì)算運(yùn)行阻力時(shí)，還要考慮由于機(jī)身彎曲導(dǎo)致刮板鏈和溜槽側(cè)壁之間的摩擦而產(chǎn)生的附加阻力，為簡(jiǎn)化計(jì)算，該附加阻力用一個(gè)附加阻力系數(shù)計(jì)入?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)的總牽引力為388310 N。

2.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算

經(jīng)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式計(jì)算可知所需電機(jī)的功率為1950kW。由于有兩點(diǎn)都是主動(dòng)鏈輪的分離點(diǎn)，到底哪點(diǎn)是最小張力點(diǎn)，由逐點(diǎn)計(jì)算法得。為了限制刮板鏈垂度，保證鏈條與鏈輪正常嚙合平穩(wěn)運(yùn)行，刮板鏈每條鏈子最小張力點(diǎn)的張力，一般可取3000～5000N，可由機(jī)尾伸縮緊鏈裝置來提供。

2.4刮板鏈強(qiáng)度的驗(yàn)算

驗(yàn)算刮板鏈的強(qiáng)度，需先算出鏈條最大張力點(diǎn)的張力值。計(jì)算各點(diǎn)張力時(shí)，首先確定出最小張力點(diǎn)的位置，然后按逐點(diǎn)計(jì)算法求出各點(diǎn)張力值。若利用相關(guān)計(jì)算公式經(jīng)計(jì)算確定了最小張力點(diǎn)，又設(shè)所計(jì)算的刮板鏈為雙鏈，經(jīng)計(jì)算所得的安全系數(shù)若遠(yuǎn)大于規(guī)定數(shù)值，證明刮板鏈的強(qiáng)度符合要求。

根據(jù)分析和計(jì)算，考慮該礦地質(zhì)特性和綜采工作面的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)選用SGZ1000/2100型刮板輸送機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3.結(jié)論

科學(xué)合理的刮板輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化礦井高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵，由于綜采工作面開采條件復(fù)雜多變，輸送機(jī)型號(hào)琳瑯滿目，如何選擇與工作面生產(chǎn)能力相匹配的輸送機(jī)型號(hào)成為煤礦生產(chǎn)的重要課題研究之一。工作面具體條件是影響刮板輸送機(jī)工作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)等參數(shù)的重要因素，本文結(jié)合安徽某礦14203工作面情況，對(duì)刮板輸送機(jī)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，該設(shè)備選型思路具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]喬健.綜采工作面刮板輸送機(jī)選型計(jì)算及應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2012（05）.

[2]張永勝.泗河煤礦綜采工作面刮板輸送機(jī)的選型分析[J].中國煤炭，2012（08）.

[3]李紅.淺談刮板輸送機(jī)選型計(jì)算方法[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2008（09）.