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文檔簡介
1、<p><b> 1 緒論</b></p><p> 1.1課題來源與背景</p><p> 刮板輸送機(jī)作為煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸設(shè)備,在煤炭生產(chǎn)中起著非常重要的作用。目前,我國刮板輸送機(jī)的總體設(shè)計(jì)、制造水平已接近國外同類機(jī)型,但與國外相比仍有不少差距。對(duì)此,加快研制高可靠性的超重型大功率刮板輸送機(jī)刻不容緩。</p><p> 二
2、十世紀(jì)80年代中期以來,世界各先進(jìn)采煤國家競相致力于工作面刮板輸送機(jī)整機(jī)性能的完善和元部件可靠性的提高,成功的研制了各種大運(yùn)量、高強(qiáng)度、高可靠性、長壽命的工作面刮板運(yùn)輸機(jī)和配套運(yùn)輸巷自移轉(zhuǎn)載機(jī),促進(jìn)了高產(chǎn)高效、強(qiáng)化集中生產(chǎn)工作面作業(yè)的形成,使工作面日產(chǎn)煤愈萬噸,綜采效率、安全水平迅速提高。我國現(xiàn)已成為世界上年煤量最高的國家,本世紀(jì)初期已建成100個(gè)高產(chǎn)高效礦井,面臨著加速發(fā)展機(jī)械化,增加產(chǎn)量,提高效率,改善安全和建設(shè)現(xiàn)代化礦井的歷史任務(wù)
3、。我們國家的煤礦機(jī)械研究、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)部門,認(rèn)真借鑒、吸收國外先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn),已設(shè)計(jì)制造出適合我國國情的新一代能力大、性能好、壽命長的重型刮板輸送機(jī)。國內(nèi)研制的日產(chǎn)煤7000t綜采工作面成套設(shè)備已通過工業(yè)性實(shí)驗(yàn)和技術(shù)鑒定,日產(chǎn)萬噸的綜采成套設(shè)備正在研制中。 </p><p> 隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn),大功率刮板輸送機(jī)的研制與開發(fā)已勢(shì)在必行,要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
4、 、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此,應(yīng)該抓緊機(jī)遇,一方面提高現(xiàn)有機(jī)型的可靠性、安全性,降低事故發(fā)生率;另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)。盡快投入市場,提高與國外同類產(chǎn)品的競爭力,以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。</p><p> 1.2刮板輸送機(jī)簡介</p><p> 1.2.1刮板輸送機(jī)概述</p><p> 刮板輸送機(jī)是一種以撓性體為牽引機(jī)構(gòu)的連
5、續(xù)輸送機(jī)械,是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤布置機(jī)械,是目前長壁式采煤工作面唯一的運(yùn)輸設(shè)備。可用于水平運(yùn)輸,亦可用于傾斜運(yùn)輸。沿傾斜向上運(yùn)輸時(shí),煤層傾角不得超過25°,向下運(yùn)輸時(shí),傾角不得超過20°,當(dāng)煤層傾角較大時(shí),應(yīng)安裝防滑裝置??蓮澢伟遢斔蜋C(jī)允許在水平和垂直方向作2°~4°的彎曲。如圖1.1</p><p><b> 圖1.1</b></p
6、><p> 1.2.2刮板輸送機(jī)組成部分</p><p> 刮板輸送機(jī)主要是由機(jī)頭部(包括機(jī)頭架、電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器、鏈輪組件等)、機(jī)尾部、中間部分(包括溜槽、過度溜槽、刮板鏈組件等)和附屬裝置(包括緊連裝置、鏟煤板、擋煤板、電纜槽等)組成,如圖1.2所示。</p><p> 圖1.2 SGZ1250/2000型刮板輸送機(jī)示意圖</p>&l
7、t;p> 1—減速器;2—液力耦合器;3—電動(dòng)機(jī);4—過度溜槽;5—中部槽;</p><p> 6—無鏈牽引齒條;7—銷排軌座;8—可伸縮機(jī)尾架;9—鏈輪組件;</p><p> 10—液壓缸;11—刮板鏈;12—側(cè)卸式機(jī)頭</p><p> 1.2.3 刮板輸送機(jī)的分類 </p><p> 國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的刮板輸送機(jī)的類型
8、很多,其分類方法各有不同。按溜槽的布置方式分,有重疊式和并列式;按溜槽結(jié)構(gòu)分,有敞底式和封底式;按牽引鏈結(jié)構(gòu)分,有片式套筒鏈、可拆模鍛鏈和焊接圓環(huán)鏈;按鏈條數(shù)目分,有單連、雙邊鏈、雙中鏈和三鏈;按傳動(dòng)裝置布置分,有并列式、垂直式和復(fù)合式;按電機(jī)的功率分,有輕型、中型和重型等。</p><p> 1.3國內(nèi)外刮板運(yùn)輸機(jī)發(fā)展情況</p><p> 1.3.1國外刮板運(yùn)輸機(jī)發(fā)展情況</
9、p><p> 1)先進(jìn)產(chǎn)煤國家刮板輸送機(jī)發(fā)展重點(diǎn)與主要代表機(jī)型以及技術(shù)指標(biāo)</p><p> 自世界第一臺(tái)刮板輸送機(jī)誕生依賴,經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的不斷研制、試驗(yàn)、改進(jìn),刮板輸送機(jī)已成為煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。目前世界上生產(chǎn)刮板輸送機(jī)的國家主要有德國、美國、英國、澳大利亞、日本等,機(jī)型從輕型、中型到重型、超重型,裝機(jī)功率已達(dá)到3×750KW。保護(hù)形式有:彈性聯(lián)軸器、限距型液力耦合器、雙速
10、電機(jī)、調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(dòng)(CST可傳動(dòng)控制裝置、閥控調(diào)速型液力耦合器、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)三種軟啟動(dòng)裝置) 等等。二十世紀(jì)80年代中期以來,世界各先進(jìn)采煤國家競相致力于工作面刮板輸送機(jī)整機(jī)性能的完善和元部件可靠性的提高,成功的研制了各種大運(yùn)量、高強(qiáng)度、高可靠性、長壽命的工作面刮板運(yùn)輸機(jī)和配套運(yùn)輸巷自移轉(zhuǎn)載機(jī),促進(jìn)了高產(chǎn)高效、強(qiáng)化集中生產(chǎn)工作面作業(yè)的形成,使工作面日產(chǎn)煤愈萬噸,綜采效率、安全水平迅速提高。</p>&l
11、t;p> 在不斷提高工作面單產(chǎn)和效率的總要求下,二十世紀(jì)80年代初期,主要是對(duì)工作面刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。如采用雙心鏈、側(cè)卸機(jī)頭、封底溜槽和雙速電動(dòng)機(jī),增大溜槽、牽引鏈條等組件的強(qiáng)度以及傳動(dòng)功率等都有效地提高了刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力和可靠性。二十世紀(jì)80年代后期以來,工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展可概括為“三大(大運(yùn)量、大運(yùn)距、大功率)、二重(重型溜槽、重型鏈條)、一新(自動(dòng)監(jiān)測等新技術(shù))”。以德國DBT公司制造的MTA—42—3&
12、#215;1000型軟起動(dòng)刮板輸送機(jī)為例,其裝機(jī)容量為3×750KW,雙中心鏈2×φ42/46mm,溜槽為軋焊結(jié)構(gòu),溜槽高355mm,內(nèi)寬1200mm,溜槽間聯(lián)接件為啞鈴銷,聯(lián)接強(qiáng)度達(dá)到400t以上,運(yùn)輸能力可達(dá)4500t/h,在美國科羅拉多州塞浦露斯20英里礦與朗艾道公司制造的EL3000型安德森電牽引采煤機(jī)配合,于1997年6月創(chuàng)造月產(chǎn)990361t潔凈煤的世界紀(jì)錄。</p><p>
13、進(jìn)入二十世紀(jì)80年代以后,國外先進(jìn)產(chǎn)煤國工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展已達(dá)到的主要性能指標(biāo)有大運(yùn)量、長運(yùn)距、大功率、長壽命與高可靠等技術(shù)指標(biāo)。</p><p> 大運(yùn)量:二十世紀(jì)70年代末,工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)量能力一般小于1000t/h;80年代中期達(dá)到2000t/h;80年代末90年代初期已達(dá)到2500~3500t/h,目前已出現(xiàn)運(yùn)量4000t/h以上的重型刮板輸送機(jī)。相應(yīng)的溜槽寬度從730~764mm增大到980
14、~1100以上,連速從1m/s左右提高到1.3~1.4m/s以上,最高鏈速已達(dá)到1.78m/s。</p><p> 長運(yùn)距:二十世紀(jì)70年代末,一般工作面刮板輸送機(jī)的長度不超過200m(只有德國在1979年平均長度達(dá)到223m);80年代逐步增長到250m左右,1987年德國采煤工作面刮板輸送機(jī)平均長度為244m。目前美、英、德國等先進(jìn)采煤國均已有超過300m長的采煤工作面和刮板輸送機(jī),最長的工作面刮板輸送機(jī)已
15、達(dá)到380m。鏈條布置形式也相應(yīng)地從雙邊鏈和單邊鏈過渡到以雙中鏈為主,鏈子直徑從φ26~30mm增大到φ34~42mm,目前已出現(xiàn)φ46~52mm的鏈子。國外專家研究分析認(rèn)為,從設(shè)備投資、運(yùn)營成本、掘進(jìn)通風(fēng)、維修搬家等因素綜合考慮,工作面以及刮板輸送機(jī)的長度在250m左右時(shí),技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最為合理。</p><p> 大功率:二十世紀(jì)70年代末期,刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)單臺(tái)功率Nd≤200KW,最大裝機(jī)功率為2
16、15;200KW,80年代初期裝機(jī)功率為(2~3)×(250~315)KW。目前實(shí)際運(yùn)行的刮板輸送機(jī)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大功率已達(dá)到或超過700KW,減速器傳動(dòng)比i=1:40.相應(yīng)地,對(duì)于功率大于250~300KW電動(dòng)機(jī)的供電電壓也從1000V左右升高到2300V、3300V、4160V或5000V.</p><p> 長壽命與高可靠性:二十世紀(jì)70年代末期,刮板輸送機(jī)過煤量約為100萬噸,80年代初期過煤量
17、約為200萬噸。目前重型刮板輸送機(jī)整機(jī)(大修周期)過煤量已達(dá)到400~600萬噸(相當(dāng)于運(yùn)行3~4年);組件工作壽命,φ300mm以上鏈條為200~300萬噸(相當(dāng)于運(yùn)行1~2年),鏈輪為100~150萬噸(相當(dāng)于運(yùn)行約為1年左右),減速器設(shè)計(jì)壽命約為12500~15000h,接鏈環(huán)的疲勞壽命已達(dá)到70000次以上。</p><p> 其他如美國的艾朗道公司、久益公司、德國的哈爾巴赫布朗公司和DBT公司等,都在
18、二十世紀(jì)80年代至90年代推出了新型強(qiáng)力工作面刮板輸送機(jī)。</p><p> 2)先進(jìn)產(chǎn)煤國家刮板輸送機(jī)元部件新結(jié)構(gòu)與新技術(shù)</p><p> ?、?重型鑄焊或新型軋焊溜槽</p><p> 二十世紀(jì)80年代以來,國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家重型刮板輸送機(jī)溜槽普遍采用鑄焊或新型軋焊結(jié)構(gòu)。鑄焊溜槽將煤壁側(cè)槽幫與鏟板、采空側(cè)槽幫與擋板煤板托架(包括推移耳板)鑄成一體,同時(shí)將槽間
19、聯(lián)接啞鈴插頭和座窩以及與擋煤板聯(lián)接螺栓的座孔等都靠精密鑄造而成,然后在焊接耐磨中板和封底版,形成整體溜槽。軋焊溜槽以單獨(dú)軋制的上、下厚槽幫鋼與耐磨后中板、底板焊接而成。</p><p> ?、?大尺寸高強(qiáng)度鏈條組件</p><p> 二十世紀(jì)80年代以來,國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家重型刮板輸送機(jī)鏈條組件技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)是提高抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。雙中鏈發(fā)展較快,已成為重型刮板輸送機(jī)鏈條布置基
20、本型式。因?yàn)殡p中鏈可以采用大尺寸連環(huán),二不受槽幫鏈道限制,受力較雙邊均勻,強(qiáng)度較大,英國實(shí)驗(yàn)用相同直徑鏈子組成的雙邊鏈條組件,叫雙邊鏈強(qiáng)度高10%以上。</p><p> 1978年懷威貝克(Wheway Becker)公司研制成功扁圓鏈(Ovalink chain),這種鏈子用扁圓鋼棒料編焊而成。節(jié)距以及外形尺寸 相當(dāng)于φ22mm的扁圓鏈,其強(qiáng)度性能相當(dāng)于φ26mm的圓環(huán)鏈。著名的帕森斯(Parsons)鏈條
21、公司不甘落后,隨即推出功能相似的緊湊鏈(Compact chain),其特點(diǎn)是平鏈環(huán)仍用常規(guī)的圓鋼彎制對(duì)焊,而立鏈環(huán)則合金鋼造成高度較低扁圓鏈環(huán)。此外,德國還研制了平鏈環(huán)改用鍛造成型的平肩長方形鏈環(huán),而立鏈仍用常規(guī)圓鋼彎制對(duì)焊而成的新型鏈條。</p><p><b> ⑶ 新型傳動(dòng)裝置</b></p><p> 為了適應(yīng)采煤工作面長度增加和運(yùn)量增大,需要發(fā)展大功率
22、、具有良好的起動(dòng)特性和過載保護(hù)功能的電動(dòng)機(jī)、減速器等傳動(dòng)裝置。雙速變級(jí)電動(dòng)機(jī)是近年來國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家重型刮板輸送機(jī)基本驅(qū)動(dòng)設(shè)備。一般多采用雙繞組4/8極和4/12極,外殼水冷,法蘭聯(lián)接(IEC同功率標(biāo)準(zhǔn)機(jī)座和出軸聯(lián)接尺寸,僅機(jī)長略有增加)。雙速電動(dòng)機(jī)最大功率已達(dá)到700~1000KW,為了改善刮板輸送機(jī)重載起動(dòng)性能,采用多極對(duì)數(shù)繞組通電低速起動(dòng),以限制起動(dòng)電流,提高起動(dòng)扭矩,延長起動(dòng)時(shí)間,減小動(dòng)應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。</p>
23、<p> 減速器的發(fā)展方向是功率大、體積小、重量輕、壽命長。英國、德國、法國均造有最大輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到250~335KN.m(在速比i=40:1時(shí),傳動(dòng)功率達(dá)到525KW)的重型減速器,其齒輪、軸承等傳動(dòng)件設(shè)計(jì)壽命高到12500~15000h。德國艾柯夫公司和DTB公司等設(shè)計(jì)制造的JPL-15型和25型平行軸行星輪減速器,速比達(dá)到16:1~65:1。</p><p> 另一種新型傳動(dòng)耦合裝置稱為多用控制
24、驅(qū)動(dòng)裝置(UCD),是將液力變矩器和多片摩擦離合器組合在一起并加裝液壓控制伺服閥組等。英國FSW公司研制的UGD-200型多用控制裝置可裝載重型刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)與減速器之間的高速軸上。此外,德國還推出液壓馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)裝置,即在行星齒輪減速器內(nèi)齒圈的外周切出外齒輪,除用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器輸入軸外,并用液壓馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)與內(nèi)齒圈,這樣內(nèi)齒圈與行星齒輪相互周轉(zhuǎn),形成行星輪托架及輸出軸低速轉(zhuǎn)動(dòng),起動(dòng)工作機(jī)構(gòu)。</p><p>
25、; ?、?機(jī)頭、機(jī)尾裝置的改進(jìn)</p><p> 二十世紀(jì)以來,國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家發(fā)展交叉?zhèn)刃?,降低高度‘提高機(jī)架與鏈輪的強(qiáng)度和壽命。</p><p> 側(cè)卸機(jī)頭已成為高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采煤工作面刮板輸送機(jī)的基本形式,因?yàn)閭?cè)卸可以提高運(yùn)輸能力,可以消除很多塊煤卸載中的障礙。英國道梯麥柯公司制造的運(yùn)量2500t/h,電動(dòng)機(jī)功率為525KW的刮板輸送機(jī)交叉?zhèn)刃稒C(jī)頭。德國DBT公司制造的φ34
26、mm雙中鏈刮板輸送機(jī)側(cè)卸機(jī)頭高達(dá)1.1m。</p><p> 機(jī)尾高度關(guān)系到采煤在工作面端開切口及臥底問題,也需盡量降低。美國朗艾道公司生產(chǎn)了矮機(jī)尾的刮板輸送機(jī)。</p><p> ?、?90°轉(zhuǎn)彎刮板輸送機(jī)</p><p> 90°轉(zhuǎn)彎刮板輸送機(jī)最早由聯(lián)邦德國哈爾巴赫布朗公司在二十世紀(jì)70年代中期研制成功。以后克羅克納背靠瑞特公司和威斯特費(fèi)
27、利亞公司也研制了曲線轉(zhuǎn)盤刮板輸送機(jī)。80年代中期,克羅克納背靠瑞特公司改進(jìn)成功背鏈(Harness chain)式雙中鏈曲線轉(zhuǎn)盤刮板輸送機(jī),以后逐步一、提高其元部件的可靠性和使用壽命,擴(kuò)大了它的適用范圍。目前英國(Wulter公司)、美國(Jeffery公司)也開始制造這種機(jī)型刮板輸送機(jī),并在一些礦井的短工作面試用。</p><p> 1.3.2我國刮板輸送機(jī)的發(fā)展情況</p><p>
28、 1)我國刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展的簡況</p><p> 我國的綜采工作面刮板輸送機(jī),自上世紀(jì)70年代中期開發(fā)以來,已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。尤其是上個(gè)世紀(jì)九十年代后,在新技術(shù)革命的帶動(dòng)下,煤礦開采 技術(shù) LJ設(shè)備迅速發(fā)展,為適應(yīng)市場需要,國內(nèi)煤機(jī)制 造廠家、煤礦生產(chǎn)企業(yè)和科研院所積極合作,通過借 鑒和吸收國外先進(jìn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝手段,應(yīng)機(jī) 電 一體化和自動(dòng)化技術(shù),開發(fā)新材料、新產(chǎn)品,研制、開發(fā)了高生產(chǎn)能力,高性能的
29、工作面刮板輸送設(shè)備并逐漸形成了多系列,多結(jié)構(gòu)類型的刮板輸送機(jī)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)了礦井高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)。為綜采機(jī)械化水平的提高和經(jīng)濟(jì)效益的增長發(fā)揮了很大的作用。國現(xiàn)已成為世界上年煤量最高的國家,本世紀(jì)初期已建成100個(gè)高產(chǎn)高效礦井,面臨著加速發(fā)展機(jī)械化,增加產(chǎn)量,提高效率,改善安全和建設(shè)現(xiàn)代化礦井的歷史任務(wù)。我們國家的煤礦機(jī)械研究、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)部門,認(rèn)真借鑒、吸收國外先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn),已設(shè)計(jì)制造出適合我國國情的新一代能力大、性能好、壽命長的重
30、型刮板輸送機(jī)。國內(nèi)研制的日產(chǎn)煤7000t綜采工作面成套設(shè)備已通過工業(yè)性實(shí)驗(yàn)和技術(shù)鑒定,日產(chǎn)萬噸的綜采成套設(shè)備正在研制中。</p><p> 我國刮板輸送機(jī)技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展大致經(jīng)歷了四個(gè)階段:</p><p> 第一階段在二十世紀(jì)30-40年代,是可拆卸的刮板輸送機(jī),該刮板輸送機(jī)在工作面內(nèi)只能直線鋪設(shè),隨工作面的推進(jìn),需人工拆卸、搬移、組裝。刮板鏈?zhǔn)前迨?,多為單鏈,如V型、SGD-11型、
31、SGD-20型等小功率輕型刮板輸送機(jī)。</p><p> 第二階段是自二十世紀(jì)40年代后期到60年代初期,由德國最先制造的可彎曲刮板輸送機(jī),它與采煤機(jī)、金屬支架配合實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化采煤。這種刮板輸送機(jī)可以滿足底板凹凸不平和水平彎曲等非直線條件,移動(dòng)設(shè)備時(shí)不需拆卸,并且運(yùn)煤量也有所增大,如當(dāng)時(shí)的型號(hào)SGW-44型刮板輸送機(jī)就是這個(gè)階段的代表產(chǎn)品。</p><p> 第三階段是自進(jìn)入60年代,
32、由于液壓支架的出現(xiàn),為了適應(yīng)市場的需要,刮板輸送機(jī)發(fā)展到了一個(gè)較為成熟的階段,研制出大功率可彎曲重型刮板輸送機(jī),如SGD-630/75型、SGD-630/180型等就是屬于這個(gè)階段的代表產(chǎn)品。</p><p> 第四階段是自二十世紀(jì)70年中期以來,我國采煤工作面刮板輸送機(jī)以及運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)引進(jìn)外國143套綜采設(shè)備,10多年間,基本上還停留在消化、仿制與鞏固階段,總體技術(shù)水平還處于國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家二十世紀(jì)70年代中
33、期的水平。工作面刮板輸送機(jī)輸送能力一般為600~800t/h,運(yùn)距為160~180m,安裝功率為2×(132~200)KW,中部溜槽過煤量僅為100萬噸左右。工作面刮板輸送機(jī)事故約占綜采三機(jī)事故率的40%。國內(nèi)雖然在“七五”期間開發(fā)研制了SGZ830/500型刮板輸送機(jī)(輸送能力為1000t/h)及配套運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī),技術(shù)水平仍然相當(dāng)于國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家二十世紀(jì)80年代初期高產(chǎn)高效采煤綜合機(jī)械化生產(chǎn)的發(fā)展。90年代以來,煤
34、炭工業(yè)部組織實(shí)施了研制開發(fā)日產(chǎn)7000t高產(chǎn)高效采煤綜合機(jī)械化成套設(shè)備攻關(guān)項(xiàng)目,由煤炭科學(xué)研究總院山西太原分院設(shè)計(jì),西北煤礦機(jī)械一廠試制成功SGZ880/2×400型中雙鏈交叉?zhèn)刃吨丿B封底溜槽刮板輸送機(jī),張家口煤礦機(jī)械廠也研制了SGZ880/800(750)重型刮板輸送機(jī),為我國高產(chǎn)高效采煤綜合機(jī)械化、采煤工藝與技術(shù)跨上新的臺(tái)階,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)萬噸工作面,縮短與國外先</p><p> SGZ880/2
35、×400這種重型刮板輸送機(jī)是我國煤炭工業(yè)“八五”期間重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目——“日產(chǎn)7000t高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采煤工作面成套設(shè)備以及工藝”的關(guān)鍵設(shè)備之一,與MG2×400型雙滾筒采煤機(jī)、ZZ4400/17/35型液壓支架相配套,可完成每小時(shí)運(yùn)量1500t,日產(chǎn)7000t原煤的采運(yùn)任務(wù);并有能力裕量,在適當(dāng)?shù)臈l件下,可完成日產(chǎn)萬噸運(yùn)煤任務(wù)。</p><p> SGZ880/2×400這種重型
36、刮板輸送機(jī),由中國煤炭科學(xué)研究院山西太原分院設(shè)計(jì),西北煤礦機(jī)械一廠制造,鐵法礦務(wù)局曉南煤礦承擔(dān)井下試驗(yàn)。這是我國第一部按高產(chǎn)高效綜采面要求,自行研制的高可靠性、大運(yùn)量重型刮板輸送機(jī)。它綜合了交叉?zhèn)刃稒C(jī)頭、鑄焊結(jié)合封底溜槽、整體鑄造高強(qiáng)度啞鈴聯(lián)接器座、行星輪減速器以及柔性調(diào)節(jié)短溜槽等90年代初世界上先進(jìn)產(chǎn)煤國家高產(chǎn)高效綜采工作面刮板輸送機(jī)所具備的多項(xiàng)新技術(shù),為高產(chǎn)高效采煤、可靠運(yùn)輸和快速推進(jìn)提供了綜采工作面作業(yè)條件,并首次開發(fā)研制了帶有側(cè)
37、面觀察空的封底開天窗中部溜槽、框架式過渡槽、可更換機(jī)頭活動(dòng)板,以及機(jī)頭過度槽寬啞鈴單鉸接等新型結(jié)構(gòu)和元部件。</p><p> 2)我國刮板輸送機(jī)與國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家的差距</p><p> 多年來,經(jīng)過煤礦生產(chǎn)、制造企業(yè)的不斷努力,我國的刮板輸送機(jī)形成了多結(jié)構(gòu)、多系列的產(chǎn)品規(guī)模,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和系列方面基本與國外輸送機(jī)相同,但與國外先進(jìn)水平相比,仍存在著很大的差距。近十年來,國外制造廠家,
38、為適應(yīng)國際市場需要,不斷加大輸送機(jī)的功率、采用新結(jié)構(gòu)、新工藝,開發(fā)高強(qiáng)度、高耐磨性能的新材料,使產(chǎn)品不斷更新,技術(shù)性能日趨完善,可靠性不斷提高,壽命大幅度增加。而我國生產(chǎn)的工作面刮板輸送機(jī)整機(jī)性能相對(duì)比較差,一些關(guān)鍵零部件的壽命、可靠性相對(duì)較低,監(jiān)測、控制方面相對(duì)比較弱,具體有以下方面。</p><p> (1) 輸送能力方面的差距</p><p> 二十世紀(jì)世紀(jì)9 0 年代后期,國外
39、工作面刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到3×750kW或 3×855kW,溜槽內(nèi)寬也由1O00mm擴(kuò)大到1250mm,鏈條直徑46~52mm ,中板厚度45mm以上,運(yùn)輸能力達(dá)到4500t/h以上。</p><p> 目前國內(nèi)使用的重型刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率多為 2×525kW或2×700kW,個(gè)別的使用2×855kW溜槽內(nèi)寬lO00mm或1200mm,運(yùn)輸能力達(dá)到2500t/
40、h或3000t/h,鏈條多采用38~48mm,中板厚度為45mm。</p><p> (2) 關(guān)鍵零部件壽命差距</p><p> 我國生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)的主要零部件壽命大都低于國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家水平,其中關(guān)鍵零部件,如圓環(huán)鏈和中部槽。有資料表明:國外大于φ34mm的圓環(huán)鏈過煤量在20000萬噸,國內(nèi)同規(guī)格的圓環(huán)鏈過煤量100萬噸左右。而且國外規(guī)格為φ42mm圓環(huán)鏈過煤量可達(dá) 400~50
41、0萬噸 ,國外重型刮板輸送機(jī)中部槽過煤量保證值為600萬噸,最高壽命可達(dá)1200萬噸 ,而國產(chǎn)中部槽過煤量只有400~500 萬噸。造成這種壽命差距的主要原因是國內(nèi)沒有研制、開發(fā)出生產(chǎn)這些關(guān)鍵零部件的材料,國內(nèi)重型刮板輸送機(jī)中部槽用的中板、鏈條等關(guān)鍵材料都是依靠進(jìn)口,這樣造成國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品總是滯后于國外產(chǎn)品。</p><p> (3) 技術(shù)性能差距</p><p> 二十世紀(jì)末期以來,
42、美、澳、英、德等先進(jìn)采煤國家積極應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),研制、開發(fā)新型自動(dòng)化運(yùn)輸設(shè)備,這些設(shè)備采用計(jì)算機(jī)工況監(jiān)測監(jiān)控,在增加傳動(dòng)功率,提高生產(chǎn)能力的同時(shí),使設(shè)備的功能內(nèi)涵發(fā)生了重大突破。經(jīng)過十多年的努力,已經(jīng)研制出限矩摩擦離合器作為輸送機(jī)啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)的過載保護(hù),利用調(diào)速偶合器實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟啟動(dòng)和過載保護(hù),通過鏈條張力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)刮板鏈隨運(yùn)行工況的變化以調(diào)節(jié)鏈條的張緊力。通過工況監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng),及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行的工況,保證設(shè)備的安全
43、運(yùn)行。</p><p> 國內(nèi)的輕型、中型刮板輸送機(jī)多采用液力偶合器或雙速電機(jī)來改善輸送機(jī)的動(dòng)性能,重型刮板輸送機(jī)采用限矩摩擦離合器保護(hù)電機(jī),雖然在個(gè)別輸送機(jī)上用了調(diào)速偶合器和自動(dòng)伸縮機(jī)尾,可是由于不能準(zhǔn)確的對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析,這些設(shè)備還不能達(dá)到自動(dòng)控制的要求。</p><p> 1.4我國未來刮板輸送機(jī)技術(shù)改進(jìn)方向</p><p> 綜合
44、國內(nèi)外刮板輸送機(jī)的現(xiàn)狀,我國未來刮板輸送機(jī)技術(shù)將會(huì)朝著技術(shù)先進(jìn)性、設(shè)備重型化、設(shè)備智能化、設(shè)備自動(dòng)化、設(shè)備安全性、開發(fā)薄煤層開采設(shè)備、性能可靠性、機(jī)電液一體化等方向改進(jìn)。</p><p><b> 1)技術(shù)先進(jìn)性</b></p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場的發(fā)展,輸送機(jī)的國際競爭將越來越激烈,對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來越高,不僅要求造型科學(xué)、配
45、套合理在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善,去適應(yīng)不斷變化著的使用條件,而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護(hù)裝置等的設(shè)計(jì)或選用,要求與國際接軌,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p><b> 2)設(shè)備重型化</b></p><p> 設(shè)備重型化是煤炭集約化生產(chǎn)、高強(qiáng)度開采、單機(jī)單產(chǎn)不斷提高的要求,也是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約投資、降低生產(chǎn)成本的重要途徑。重型化集中表現(xiàn)為生產(chǎn)</p&g
46、t;<p> 能力大,裝機(jī)功率不斷增大,重量大,電壓高。未來幾年,國內(nèi) “ 一礦一面、一個(gè)采區(qū)、一條生產(chǎn)線”的礦區(qū)將逐漸增多,工作面長度300m左右。這些工作面可將實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)1~2萬噸,年產(chǎn)5~lO萬噸,這樣就需要刮板輸 送機(jī)裝機(jī)功率 1850~2500kW,輸送能力高達(dá)3000t/h。</p><p><b> 3)設(shè)備智能化</b></p><p>
47、; 設(shè)備智能化是通過一些監(jiān)測和監(jiān)控裝置,對(duì)刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)工況檢測和故障診斷。例如:通過對(duì)輸送機(jī)電機(jī)電壓、電流、功率及溫升等監(jiān)測以監(jiān)視多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)電動(dòng)功率分配及供 電系統(tǒng)的工況。通過對(duì)減速器油質(zhì)、油位、溫升、鏈輪軸組、刮板鏈 的運(yùn)行等進(jìn)行過程控制,并對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)測,使設(shè)備維修可以從事前進(jìn)行計(jì)劃,提出故障維修方法和處理方案,使排除故障的時(shí)間盡可能的減少。</p><p><b> 4)
48、設(shè)備自動(dòng)化</b></p><p> 設(shè)備自動(dòng)化是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保障安全的重要手段。刮板輸送機(jī)的自動(dòng)化主要是根據(jù)刮板輸送機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行中的負(fù)載狀況、各關(guān)鍵零部件運(yùn)行時(shí)溫度狀況、采煤機(jī)的截割速度、采煤機(jī)的位置等隨時(shí)調(diào)整輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù),實(shí)現(xiàn)自我控制,保證設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行,以更好的發(fā)揮設(shè)備的效率。當(dāng)自動(dòng)控制發(fā)展相對(duì)成熟后,最終會(huì)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)的聯(lián)動(dòng)作業(yè),從而實(shí)現(xiàn)工作面
49、自動(dòng)化。</p><p> 5)開發(fā)薄煤層開采設(shè)備</p><p> 據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,國內(nèi)薄和較薄煤層產(chǎn)量在整個(gè)煤炭產(chǎn)量中所占比重始終偏低,特別是近年來薄及較薄煤層的產(chǎn)量更是呈逐年下降的趨勢(shì)。通過對(duì)國內(nèi)煤炭</p><p> 生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn),國內(nèi)絕大多數(shù)礦區(qū)受經(jīng)濟(jì)驅(qū)使采厚丟薄現(xiàn)象十分普遍,受此影響,薄煤層綜采設(shè)備的發(fā)緩慢。特別是厚度底于1.3米的極薄煤層,
50、大多數(shù)都被丟棄。造成煤炭資源的極大浪費(fèi)。造成這種狀況的原因除經(jīng)濟(jì)利益外,同時(shí)也由于現(xiàn)有的國產(chǎn)技術(shù)裝備無法滿足極薄煤層高效開采需要。而目前國內(nèi)特別是老礦區(qū)的薄與極薄煤層所占的比例越來越多。因此,為避免資源浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)資源均衡開采,設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)滿足極薄煤層采煤工藝要求的高產(chǎn)高效高可靠性的工作面刮板輸送機(jī)備將越來越成為各礦局迫切的需求。而傳統(tǒng)的刮板輸送機(jī)多采用鑄焊結(jié)構(gòu)的中部槽,在應(yīng)用到極薄煤層工作面時(shí),結(jié)構(gòu)型式都存在著中部槽高,占用空間大;,齒軌
51、 ( 銷排)與采煤機(jī)配套結(jié)構(gòu)及定位方式的限制的不足。</p><p><b> 6)設(shè)備安全性</b></p><p> 安全性是至關(guān)重 要的環(huán)節(jié),是所有設(shè)備必須具備的性能,同樣也貫穿在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產(chǎn)。除了引起煤礦井下事 故的瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎?,設(shè)備事故也會(huì)引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此,刮板輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝
52、置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備,在易發(fā)生事故的部位尤其要加強(qiáng)防護(hù),防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員 傷亡事故。</p><p><b> 7)性能可靠性</b></p><p> 設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證,井下受場地、燈光等條件的限制,維修條件較差。有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件,一旦出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。因此,刮板輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動(dòng)
53、方式、使用材料等,不僅要求設(shè)計(jì)合理,還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。</p><p><b> 8)機(jī)電液一體化</b></p><p> 隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展,大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢(shì)越來越明顯。主要表現(xiàn)為:機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動(dòng),電機(jī)保護(hù)除過流保護(hù)、過熱保護(hù)外。增加過壓保護(hù),閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測
54、和故障診斷等。雖然還有部分技 術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時(shí)日,但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)變。</p><p> 此外,隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn),大功率刮板輸送機(jī)的研制與開發(fā)已勢(shì)在必行,要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此,應(yīng)該抓緊機(jī)遇。一方面提高現(xiàn)有機(jī)型的可靠性、安全性,降低事故發(fā)生率;另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板輸送 機(jī)。盡快投入市場,提
55、高與國外同類產(chǎn)品的競爭力,以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要。</p><p> 2 刮板輸送機(jī)的工作原理及組成部分</p><p> 2.1刮板輸送機(jī)的工作原理</p><p> 刮板輸送機(jī)的工作原理是,將敞開的上溜槽,作為煤炭、矸石或物料等的承受件,將刮板固定在鏈條上(組成刮板鏈),繞過機(jī)頭的鏈輪和機(jī)尾鏈輪而進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)的無級(jí)閉合刮板鏈作為牽引構(gòu)件如圖2.1
56、所示。當(dāng)機(jī)頭傳動(dòng)部啟動(dòng)后,經(jīng)液力耦合器、減速器傳動(dòng)鏈輪帶動(dòng)機(jī)頭軸上的鏈輪旋轉(zhuǎn),使刮板鏈循環(huán)運(yùn)行帶動(dòng)物料沿著溜槽移動(dòng),直至到機(jī)頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無級(jí)閉合循環(huán)運(yùn)行,完成物料的輸送。</p><p> 圖2.1 刮板輸送機(jī)工作原理示意圖</p><p> 1—機(jī)頭鏈輪;2—機(jī)尾鏈輪;3—上、下溜槽;4—刮板</p><p> 2.2刮板輸送機(jī)的主要組成部分&
57、lt;/p><p> 不同類型的刮板輸送機(jī),盡管組成部件的形式和布置方式盡不相同,但是基本機(jī)構(gòu)是相同的,即刮板輸送機(jī)由機(jī)頭部、機(jī)尾部、中部槽及附屬部件、刮板鏈、緊鏈裝置、推移裝置和錨固裝置等組成。</p><p><b> 1)機(jī)頭部</b></p><p> 一般形式刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部主要是由機(jī)頭架、鏈輪組件、減速器、盲軸、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)等
58、組成,是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置,有驅(qū)動(dòng)、卸載、連接與支撐機(jī)頭錨固裝置和推移裝置、固定采煤機(jī)械牽引鏈的功能。在本設(shè)計(jì)中為側(cè)卸式刮板輸送機(jī) ,如圖所示。側(cè)卸式刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部主要是由回煤罩、側(cè)卸擋板、傾斜中板等組成。安裝時(shí)機(jī)頭跨越順槽轉(zhuǎn)載機(jī)延伸到下順槽中,從機(jī)頭的側(cè)面向順槽裝載機(jī),機(jī)頭架側(cè)面卸載處的中板向兩側(cè)傾斜,在固定的犁式卸煤板的輔助下,將大部分煤卸入轉(zhuǎn)載機(jī)中。刮板鏈從犁式卸煤板下面帶走的煤,經(jīng)機(jī)頭鏈輪卸回回煤罩內(nèi),由刮板鏈
59、返程帶回卸載到轉(zhuǎn)載機(jī)中。為此,機(jī)頭架的地板,在轉(zhuǎn)載機(jī)的上面部位開有卸煤孔。</p><p> 圖2.2 側(cè)卸式刮板輸送機(jī)的機(jī)頭部示意圖</p><p> 1—電動(dòng)機(jī);2—液力耦合器;3—液壓馬達(dá);4—減速器;5—機(jī)頭架;6—回煤罩;</p><p> 7—犁式卸煤板;8—傾斜中板</p><p><b> (1) 機(jī)頭架&l
60、t;/b></p><p> 機(jī)頭架是支撐和裝配鏈輪組件、驅(qū)動(dòng)裝置以及其他附屬裝置的構(gòu)件,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,由厚鋼板焊接制成。各種型號(hào)機(jī)頭架的共同點(diǎn)是兩側(cè)對(duì)稱,可以在兩側(cè)壁上安裝減速器,以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要;鏈輪由減速器伸出軸和盲軸支撐連接,這種連接方式便于在井下拆裝;撥鏈器和護(hù)板固定在機(jī)頭架的前橫梁上,它的作用是防止刮板鏈在與鏈輪的分離點(diǎn)處被輪齒帶動(dòng)卷入鏈輪。護(hù)軸板是易損部位,用可拆換的活板
61、,既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝,又可以更換。</p><p><b> (2) 鏈輪組件</b></p><p> 鏈輪組件由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件,運(yùn)轉(zhuǎn)中除了受靜載荷外還受到有脈沖、沖擊載荷等。鏈輪既要有較高的強(qiáng)度和耐磨性,又要有良好的韌性,能夠承受工作中的沖擊載荷。如圖2.3所示,整體連接筒與鏈輪焊接成為一體,兩端的內(nèi)花鍵分別與減速器輸出軸和盲軸相連接。
62、這種結(jié)構(gòu)拆裝維修都很方便。鏈輪用優(yōu)質(zhì)鋼鑄造或者鍛造后調(diào)質(zhì)處理,鏈窩和齒形經(jīng)淬火處理。</p><p> 圖2.3 鏈輪組件的示意圖</p><p> 1—端蓋;2—軸承;3—滾筒;4—鏈輪;5—擋圈;</p><p> 6—浮動(dòng)密封圈;7—鏈輪軸;8—軸承座 </p><p><b> 3)減速器</b>&l
63、t;/p><p> 我國目前產(chǎn)生的刮板輸送機(jī)減速器多為平行布置式、三級(jí)傳動(dòng)的圓錐圓柱齒輪減速器。使用條件為:齒輪圓周速度不大于18,安裝角1º—25º,高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500,減速器工作環(huán)境溫度為-20ºC—35ºC,適用于正反轉(zhuǎn)。為了使其在左、右采煤工作面和機(jī)頭部、機(jī)尾部都能通用,刮板輸送機(jī)的減速器箱體應(yīng)滿足上下對(duì)稱。另外,為了適應(yīng)不同的需求,三級(jí)傳動(dòng)減速器的圓錐圓柱齒
64、輪減速器有三種裝配方式,如2.4圖所示,I型減速器的第二軸端裝緊鏈裝置,第四軸或第一軸裝斷銷過載保護(hù)裝置;II型減速器的第二軸裝緊鏈裝置,利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù);III型減速器的第一軸裝緊鏈裝置,利用液力耦合器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。</p><p> 圖2.4 減速器的裝配形式</p><p> 重型刮板輸送機(jī)在起、制動(dòng)過度過程中的動(dòng)載荷以及動(dòng)力響應(yīng)問題逐漸突出,其牽引構(gòu)件(刮板鏈)中的動(dòng)
65、張力與靜張力以及彈性波的傳播,可能導(dǎo)致不平穩(wěn)運(yùn)行,產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和強(qiáng)烈磨損,從而降低工作效率和使用壽命,甚至使刮板輸送機(jī)難于繼續(xù)起動(dòng)和正常運(yùn)行。為了保證重型刮板輸送機(jī)的平穩(wěn)、安全、經(jīng)濟(jì)、高校運(yùn)行,必須對(duì)其起、制動(dòng)過渡過程、運(yùn)行狀態(tài)及性能進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)和控制,實(shí)行軟特性可控起動(dòng)與制動(dòng),延長起、制動(dòng)時(shí)間,減小速度變化率及其引起的動(dòng)載荷,改善刮板輸送機(jī)的運(yùn)行條件,使驅(qū)動(dòng)裝置、牽引機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力與強(qiáng)度得到充分利用,達(dá)到最佳的技術(shù)狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)效果,所
66、以在本設(shè)計(jì)中采用的可控起動(dòng)傳輸系統(tǒng)(CST)作為減速器(后面簡稱CST減速器)。如圖2.5所示,該CST減速器第一級(jí)傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng),第二級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng),第三級(jí)為行星輪系傳動(dòng),輸入軸和輸出軸是垂直。在重型刮板輸送機(jī)中利用CST減速器還有其他優(yōu)點(diǎn):能顯著減少刮板輸送機(jī)停機(jī)次數(shù)和停機(jī)時(shí)間,大大提高了產(chǎn)量和效率;極大降低刮板輸送機(jī)刮板鏈的張力和伸長率,減少斷鏈故障;鏈條和鏈輪壽命明顯變長,經(jīng)濟(jì)效益顯著;延長電動(dòng)機(jī)的工作壽命,即減少啟動(dòng)次數(shù)
67、,空載起動(dòng)降低起動(dòng)電流減小</p><p> 圖2.5 1120KR型CST系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p><b> 4)聯(lián)軸器</b></p><p> 聯(lián)軸器是電動(dòng)機(jī)和減速器的連接,有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。由于本設(shè)計(jì)為重型刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì),采用液力耦合器比較好。用液力耦合器的優(yōu)點(diǎn):使電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng);有過載保護(hù)功能;減緩傳動(dòng)系統(tǒng)的沖
68、擊和振動(dòng);多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)能使各電動(dòng)機(jī)的負(fù)載分配均勻。</p><p><b> 5)機(jī)尾部</b></p><p> 機(jī)尾部分有驅(qū)動(dòng)裝置和無驅(qū)動(dòng)裝置兩種。有驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部,由于機(jī)尾不需要卸載高度,所以除了機(jī)頭架和機(jī)尾架有所不同外,其他部件與機(jī)頭部相同。無驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)尾部,機(jī)尾架只有使刮板鏈改向用的機(jī)尾軸部件。在本設(shè)計(jì)中SGZ1250/2000刮板輸送機(jī)的機(jī)尾采用
69、了可伸縮機(jī)尾裝置,也稱自動(dòng)調(diào)鏈裝置。其作用是在刮板輸送機(jī)運(yùn)行中手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整刮板鏈松緊,有利于改善刮板鏈工作狀況,減小啟動(dòng)功率等,也可以整體改善刮板輸送機(jī)的運(yùn)行效果。如圖2.6所示,可伸縮機(jī)尾的機(jī)架分為兩個(gè)部分,一部分為固定機(jī)架,該機(jī)架與過度溜槽連接在一起;另一部分為滑動(dòng)機(jī)架,該機(jī)架上裝有驅(qū)動(dòng)裝置和鏈輪組件,借本身兩側(cè)的導(dǎo)軌板在固定機(jī)架的導(dǎo)軌槽中移動(dòng)。布置在機(jī)尾兩側(cè)的張緊千斤頂,兩端分別與固定機(jī)架和滑動(dòng)機(jī)架連接在一起。利用液壓油缸(行程
70、500mm左右)的伸縮,使可滑動(dòng)機(jī)架伸出或縮回,以達(dá)到微調(diào)刮板鏈張緊目的。刮板鏈張緊自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖2.7所示,在刮板鏈與機(jī)頭、機(jī)尾鏈輪分離后的鏈道下方安設(shè)張力傳感器。當(dāng)鏈條松弛或過緊時(shí),經(jīng)分析裝置控制張近千斤頂?shù)幕钊麠U伸出或縮回,使鏈條保持比較穩(wěn)定的正常張力。</p><p> 圖2.6 可伸縮機(jī)尾簡圖</p><p> 1—電動(dòng)機(jī);2—液力耦合器;3—液壓馬達(dá);4—減速器;<
71、/p><p> 5—張緊行程;6—滑動(dòng)機(jī)架;7—張緊千斤頂</p><p> 圖2.7 刮板鏈張緊自動(dòng)控制系統(tǒng)</p><p> 1、3—傳感器;2—張緊千斤頂</p><p><b> 6)溜槽及附件</b></p><p> 溜槽是刮板輸送機(jī)的重要組成部分,是貨載和刮板鏈的支撐機(jī)構(gòu)。刮板
72、輸送機(jī)的運(yùn)輸生產(chǎn)能力與溜槽裝載斷面尺寸成正比關(guān)系。在機(jī)采和綜采工作面,刮板輸送機(jī)的溜槽還作為采煤機(jī)的運(yùn)行軌道,故要求溜槽具有一定的強(qiáng)度、剛度及較高的耐磨性能。溜槽有中部溜槽、調(diào)節(jié)溜槽、連接溜槽等類型。工作面刮板輸送機(jī)溜槽是靠采空區(qū)側(cè)安裝擋煤板來提高裝載能力;靠煤壁側(cè)安裝鏟煤板來清掃機(jī)道便于刮板輸送機(jī)推向煤壁。溜槽的結(jié)構(gòu)類型有敞底式和封底式。敞底式溜槽結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,但是由于機(jī)體支撐面小,接地比壓較大,易使下槽幫下沉陷入底板,造成空回
73、鏈條不能正常運(yùn)行。封底式溜槽適于底板較松軟的工作面,整機(jī)穩(wěn)定性較好,可以減少刮板鏈運(yùn)行阻力。在本設(shè)計(jì)中的溜槽采用的是封底式溜槽。</p><p><b> (1) 中部溜槽</b></p><p> 中部溜槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身,如圖2.8所示,由槽幫鋼和中板焊接而成。上槽為運(yùn)物料的承載槽,下槽為封底式溜槽供刮板鏈返程用。由于封底式溜槽可以減小刮板鏈返程的運(yùn)行阻力和
74、用于松軟的工作面,但是給安裝和維修帶來困難,因此,采用幾節(jié)封底溜槽間隔一節(jié)可拆中板的檢修槽的辦法來減少小維修和安裝困難。</p><p> 圖2.8 封底式中部槽</p><p> 1—槽幫鋼;2—支座;3—耐磨板;4—中板;5—封底板</p><p> 中部溜槽有中單鏈型、邊雙鏈型和中雙鏈型三種。除用于輕型刮板輸送機(jī)的中單鏈型采用冷壓槽幫鋼外,其他的槽幫鋼采
75、用熱軋槽幫鋼,槽幫鋼一般按形狀可以分為D形、M形、E形,其中D形為中單鏈型刮板輸送機(jī)使用;E形為單中鏈和雙鏈型使用,邊雙鏈型也可以使用;M形為邊雙鏈型使用。E形與M形相比,不僅因中板寬度減小而增大了剛度,同時(shí)也便于焊接,刮板鏈條也不磨焊縫。</p><p> (2) 調(diào)節(jié)溜槽、過度溜槽</p><p> 調(diào)節(jié)溜槽與中部溜槽的結(jié)構(gòu)基本相同,用來調(diào)節(jié)刮板輸送機(jī)的長度,以適應(yīng)工作面長度變化的
76、需要。</p><p> 過度溜槽是用于機(jī)頭架和機(jī)尾架與中部溜槽的過度或鏈接,使機(jī)頭架、機(jī)尾架和中部溜槽連為整體。</p><p> (3) 擋煤板和鏟煤板</p><p> 此處擋煤板和鏟煤板為附件,如圖2.9所示,擋煤板是一個(gè)多功能組合件,安裝在工作面刮板輸送機(jī)采空區(qū)側(cè)槽幫鋼的支座上,用以增加溜槽貨斷面,防止煤向采空區(qū)撒落;另外為采煤機(jī)導(dǎo)向、敷設(shè)和電纜及各
77、種管線起保護(hù)作用,并且為推移千斤頂提供接點(diǎn)。</p><p> 鏟煤板固定在中部溜槽靠煤壁側(cè)的支座上,用于推移中部溜槽時(shí)清理工作面的浮煤。</p><p> 圖2.9 中部槽及附件的連接</p><p> 1—鏟煤板;2—槽幫鋼;3—耐磨板;4—中部槽;5—定位架;</p><p> 6—無鏈牽引齒條;7—擋煤板;9—千斤頂連接孔;1
78、0—封底板</p><p><b> 7)刮板鏈</b></p><p> 刮板鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C(jī)的牽引機(jī)構(gòu),是傳遞引力、直接刮運(yùn)物料的組件。刮板鏈由刮板、牽引鏈和接鏈環(huán)組成。,目前常用的由中單鏈、中雙鏈、邊雙蓮三種。刮板的作用是刮推溜槽內(nèi)物料和在槽幫鋼內(nèi)起導(dǎo)向作用,在運(yùn)行時(shí)還有刮清幫、防止煤粉黏結(jié)和堵塞功能。鏈條在滑動(dòng)摩擦條件下運(yùn)行,不僅要承受很大的靜載荷和動(dòng)載荷,
79、還要受到礦井水的浸濕,因此要求鏈條有較高的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和防銹抗腐蝕性。目前使用的圓環(huán)鏈都是采用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成,并經(jīng)熱處理和預(yù)拉伸處理。其形式和基本參數(shù)尺寸、及時(shí)要求、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收規(guī)則已有同一的國家標(biāo)準(zhǔn)(12718—2001)。圓環(huán)鏈規(guī)格是以圓環(huán)鏈棒料直徑和節(jié)距尺寸(mm×mm)表示的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有10×40,14×50,18×64,22×86,26×92,
80、30×108,34×126,38×137,42×152等幾種。圓環(huán)鏈按強(qiáng)度劃分為B,C,D三個(gè)等級(jí),D級(jí)強(qiáng)度最高,不同規(guī)格尺寸的各級(jí)強(qiáng)度的圓環(huán)鏈其破斷負(fù)載荷也不相同。</p><p> 對(duì)目前使用的刮板鏈可以進(jìn)行如下比較:邊雙鏈的拉煤能力強(qiáng),特別是對(duì)于大塊煤多的硬煤,但是其兩條鏈?zhǔn)芰Σ痪鶆颍貏e是中部溜槽在彎曲狀下運(yùn)行時(shí)更為嚴(yán)重;中單鏈沒有受力不均勻的情況,但是整體破斷強(qiáng)
81、度不高,因而限制了其在大功率刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用;中雙鏈吸收邊雙鏈與單鏈各自優(yōu)點(diǎn),既較好的解決了在彎曲受力分配不均的問題,又解決了整個(gè)鏈強(qiáng)度不高的矛盾。本設(shè)計(jì)中采用中雙鏈,圓環(huán)鏈的規(guī)格為34×126,如圖2.10所示。</p><p> 圖2.10 中雙鏈?zhǔn)焦伟彐?lt;/p><p> 1—刮板;2—圓環(huán)鏈;3—T形螺栓</p><p><b>
82、 8)推移裝置</b></p><p> 推移裝置是在采煤工作面內(nèi)將刮板輸送機(jī)向煤壁推移的裝置。綜采工作面使用液壓支架上的推移液壓缸。</p><p><b> 9)錨固裝置</b></p><p> 錨固裝置由單體液壓支柱組成,錨固架與機(jī)頭架連接。它是刮板輸送機(jī)在傾角較大的工作面使用而有可能下滑時(shí)用于固定、防滑之用。<
83、/p><p> 3 刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p> 刮板輸送機(jī)的計(jì)算通常分為新機(jī)器的設(shè)計(jì)計(jì)算和安一定使用條件選用定型產(chǎn)品,驗(yàn)算是否滿足要求。兩者計(jì)算的內(nèi)容相同,區(qū)別在于前者按通用條件,后者按具體條件計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用新機(jī)器的設(shè)計(jì)計(jì)算,所以按通用條件計(jì)算。</p><p><b> 3.1運(yùn)輸能力</b></p><p&g
84、t; 如圖3.1所示,刮板輸送機(jī)是連續(xù)是運(yùn)輸設(shè)備,其每一秒鐘運(yùn)輸能力</p><p> Q=qV(3.1) </p><p> 式中:V—刮板鏈運(yùn)行速度,,本設(shè)計(jì)中取v=1.5;</p><p> q—輸送機(jī)上單位長度貨載質(zhì)量,;</p><p>
85、 Q—運(yùn)輸能力,本設(shè)計(jì)中設(shè)Q=3200。</p><p> 圖3.1 運(yùn)輸能力計(jì)算示意圖</p><p><b> 每小時(shí)運(yùn)輸能力為</b></p><p><b> (3.2)</b></p><p><b> 由3.1式,得</b></p><p
86、> 刮板輸送機(jī)工作時(shí),貨載沿溜槽連續(xù)均勻分布,被刮板鏈拖帶而沿溜槽移動(dòng),所以單位貨載質(zhì)量q與溜槽中貨載斷面積有關(guān)即</p><p> q=1000γ(3.3) </p><p> 式中:—刮板輸送機(jī)溜槽中貨載斷面積,;</p><p> γ—貨載的松散密度,,對(duì)于煤炭γ =0.85~1.0,本設(shè)計(jì)中</p><p><b
87、> 取γ=0.9. </b></p><p> 刮板輸送機(jī)裝運(yùn)貨載的最大橫斷面積與溜槽的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān),海域松散煤的堆積角有關(guān)??紤]到上述因素,刮板輸送機(jī)的每小時(shí)運(yùn)輸能力為</p><p> Q=3600FψVγ (3.4)</p><p> 式中:F—貨載最大橫斷面積,;</p><p> ψ—貨載的
88、裝滿系數(shù),一般取0.75~0.9,本設(shè)計(jì)中取ψ=0.85。.</p><p><b> 由式3.4得</b></p><p><b> F=(3.5)</b></p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入式3.5得</p><p><b> F==0.87()</b></p
89、><p> 3.2鏈條的選取和刮板的選取設(shè)計(jì)</p><p> 根據(jù)《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》12718—2001標(biāo)準(zhǔn)選取鏈條,本設(shè)計(jì)中選用圓環(huán)鏈的規(guī)格為Φ34×126—278—D,即標(biāo)記為12718—2001 圓環(huán)鏈 34×126—278—D,。該圓環(huán)鏈的解釋如下:</p><p><b> 1)刮板選取設(shè)計(jì)</b></
90、p><p> 由《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》105—2006可知溜槽寬為1250m,鏈條規(guī)格為Φ34×126時(shí),刮板尺寸為</p><p> 刮板寬度:=1234m</p><p> 刮板高度:=200±1.0</p><p> 刮板厚度:=40±0.5</p><p> 即刮板型號(hào)為
91、1234×200×40</p><p> 檢驗(yàn)該刮板是否滿足貨載最大橫截面的要求,如圖3.2所示</p><p> 圖3.2 溜槽中貨載最大斷面積</p><p> 溜槽上物料斷面積A:</p><p><b> (3.6)</b></p><p> 式中:A1、A2
92、—單側(cè)擋板溜槽上物料斷面各部分的面積,m2;</p><p> A3—導(dǎo)向管斷面面積,m2;</p><p> b—溜槽寬度m,1.5m;</p><p> —左槽幫鋼上框架寬度(m),查標(biāo)準(zhǔn)得;</p><p> —擋煤板底座寬度即溜槽距擋板的距離,m,查標(biāo)準(zhǔn)得 </p><p><b> ?。?l
93、t;/b></p><p> h0—溜槽槽口高度,m,有前面可知;</p><p> b0—溜槽槽口寬度,m,由前面可知;</p><p> h1—刮板輸送機(jī)工作時(shí)檔煤凈高,m,</p><p><b> m;</b></p><p> α—安息角即物料的動(dòng)堆積角,由《機(jī)械手冊(cè)》中
94、可知煤炭安</p><p> 息角在30?~40?,本設(shè)計(jì)中取α=34?;</p><p> D—導(dǎo)向管直徑,m,由標(biāo)準(zhǔn)得0.08m;</p><p> γ—裝載系數(shù),由前面可知γ=0.9。</p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入式3.6得</p><p> 所以滿足貨載最大橫斷面積要求</p>&l
95、t;p> 2)刮板鏈單位長度的質(zhì)量計(jì)算</p><p> 該刮板鏈單位長度的質(zhì)量由刮板的質(zhì)量和圓環(huán)鏈的質(zhì)量組成,本設(shè)計(jì)中采用平均值表示。</p><p><b> ?、殴伟宓馁|(zhì)量計(jì)算</b></p><p> 由《刮板輸送機(jī)通用技術(shù)條件》105—2006可知中雙鏈刮板輸送機(jī)根據(jù)鏈條節(jié)距和負(fù)載不同,兩相鄰間刮板的距離有10環(huán)、12環(huán)、
96、14環(huán)等三種安裝方式,在本設(shè)計(jì)中采用12環(huán)安裝方式,所以兩相鄰間刮板的距離S為</p><p> S=PN(3.7)</p><p> 式中:N—相鄰刮板之間的安裝環(huán)數(shù),本設(shè)計(jì)中取N=12;</p><p> P—圓環(huán)鏈的節(jié)距,由前面可知P=126mm;</p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入3.7式,得</p><p
97、> S=126×12=1512mm≈1.5m</p><p> 所以在長度(單程)L=300m所需要的刮板數(shù)目n為</p><p><b> n=(3.8)</b></p><p> 式中:L—刮板輸送機(jī)的長度,m,本設(shè)計(jì)中取L=300m;</p><p> S—兩相鄰刮板間的距離,m,由前面
98、可知S=1.5m。</p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入3.8式,得</p><p><b> n=</b></p><p><b> 每一塊刮板的體積</b></p><p><b> ν=</b></p><p> 式中:—刮板寬度,m,由前面
99、可知;</p><p> —刮板的高度,m,由前面可知;</p><p> —刮板厚度,m,由前面可知。</p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入 式,得</p><p> ν=1.234×0.2×0.04=</p><p><b> 所以刮板的總體積 </b></p&
100、gt;<p><b> =νN=</b></p><p><b> 所以刮板的質(zhì)量為</b></p><p><b> (3.9)</b></p><p> 式中:—刮板的密度,,由密度表可查得;</p><p> —刮板的體積之和,,由前面可知。<
101、;/p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入 式,得</p><p><b> =</b></p><p><b> ?、茍A環(huán)鏈的質(zhì)量</b></p><p> 根據(jù)《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》12718—2001查得該圓環(huán)鏈的單位長度質(zhì)量,所以長度為L=300m圓環(huán)鏈的質(zhì)量</p><p>
102、 由于該刮板鏈采用的是雙中鏈,即該部分的圓環(huán)鏈的質(zhì)量有兩條鏈組成。所以=2×6810=13620。.</p><p> 所以刮板鏈的單位長度的質(zhì)量為</p><p><b> =(3.10)</b></p><p> 把已知數(shù)據(jù)代入3.10式,得</p><p><b> =</b&
103、gt;</p><p> 3.3運(yùn)行阻力的計(jì)算</p><p> 刮板輸送機(jī)是用于采煤工作面的運(yùn)輸設(shè)備,其傳動(dòng)功率取決于刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力的大小。刮板輸送機(jī)的運(yùn)行阻力由貨載及刮板鏈在重載段上的移動(dòng)阻力、傾斜運(yùn)輸時(shí)貨載的自重分力、刮板鏈在回空段上移動(dòng)阻力、刮板鏈繞過機(jī)頭尾鏈輪鏈條彎曲阻力和傳動(dòng)裝置阻力組成 。 </p><p> 1)刮板輸送機(jī)總的運(yùn)行阻力計(jì)算
104、</p><p> 刮板輸送機(jī)總的運(yùn)行阻力:</p><p><b> (3.11)</b></p><p> 式中:—刮板輸送機(jī)重段阻力,N;</p><p> —刮板輸送機(jī)回空段阻力,N。</p><p> 電機(jī)功率的確定應(yīng)按刮板輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的最大阻力計(jì)算,當(dāng)可彎曲刮板輸送機(jī)工作時(shí),
105、水平面上有彎曲。采煤機(jī)配套使用的工作 面刮板輸送機(jī),隨采煤機(jī)前進(jìn)切割煤壁其后面的刮板輸送機(jī)溜槽在支架推力作用下推向煤壁一個(gè)步距a(m), 輸送機(jī)在水平面上形成如圖3.3所示的彎曲鋪設(shè),產(chǎn)生刮鏈與槽幫的附加摩擦阻力。裝煤點(diǎn)在采煤機(jī)處,可近似在彎曲處,距機(jī)頭(m)彎曲段對(duì)刮板輸送機(jī)長度L影響不計(jì)。</p><p> 圖3.3 刮板輸送機(jī)彎曲鋪設(shè)示意圖</p><p> 由《綜采技術(shù)手冊(cè)》
106、可知水平彎曲的刮板輸送機(jī)空段阻力:</p><p><b> (3.12)</b></p><p><b> 化簡得</b></p><p><b> (3.13)</b></p><p> 水平彎曲的刮板輸送機(jī)重段阻力:</p><p><
107、;b> (3.14)</b></p><p> 式中:—刮板鏈在槽幫上移動(dòng)阻力系數(shù),取=0.4;</p><p> —刮板鏈在溜槽中移動(dòng)阻力系數(shù),取=0.35;</p><p> —貨載在溜槽中移動(dòng)阻力系數(shù),取=0.7;</p><p> —刮板鏈單位長度上的質(zhì)量,由前面可知=97;</p><
108、p> —刮板輸送機(jī)上單位長度貨載質(zhì)量,由前面可知=667;</p><p> —安裝角度,本設(shè)計(jì)中取=±15?;</p><p> —刮板輸送機(jī)的長度,取=300m; </p><p> —距機(jī)頭距離,m,=150m;</p><p> —刮板鏈條在“1”點(diǎn)張力,N;</p><p> —刮
109、板鏈條在“3”張力,N;</p><p> 刮板輸送機(jī)在水平面上彎曲段的彎曲角度如圖3.4所示:</p><p> 圖3.4 刮板輸送機(jī)在水平面上的彎曲角度</p><p> 彎曲段曲率半徑: </p><p><b> (3.15)</b></p><p> 式中:—每節(jié)溜槽長度,m
110、,本設(shè)計(jì)中取=1.5m;</p><p> —相鄰槽間轉(zhuǎn)角(?),本設(shè)計(jì)中取=±2?;</p><p><b> 所以 mm</b></p><p><b> 彎曲長度:</b></p><p><b> =(3.16)</b></p><
111、;p> 式中:a—每推移一步移動(dòng)的距離,由《綜合技術(shù)手冊(cè)》得a=1m</p><p><b> 所以 =</b></p><p><b> 由圖3.4可以得</b></p><p> 所以刮板輸送機(jī)的水平面上彎曲段的彎曲角</p><p> 3.4平直刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力計(jì)算</
112、p><p> 由《礦上機(jī)械》得,刮板載重直線度段阻力為</p><p><b> (3.17)</b></p><p> 刮板鏈在空載直線段的運(yùn)行阻力為</p><p><b> (3.18)</b></p><p> 式中:、、等參數(shù)值跟上面的相等。</p>
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