刮板输送机(1)

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1、刮板输送机 一、 研究意义 我国煤炭以井工开采为主，综合机械化采煤运煤技术，具有生产 能力大、安全性高，回采率高、经济效益好的优点。我国的煤炭的 开采量不断加大，对综采设备的可靠性和自动化有更高的要求。而 刮板输送机作为煤炭装运的第一个环节是综采工作面配套设备的重 要组成部分，其性能的优劣直接影响着采煤工作面的生产能力。刮 板输送机作为煤矿工作面的主要运输设备，不仅担负着运煤的重任， 而且要作为采煤机的运行轨道和液压支架的推移支点，还要在其上 清理工作面浮煤，悬挂电缆、水管、液压管路等。刮板输送机的可 靠、稳定，高效运行是矿井的安全生产和经济效益的保证。 二、 国内外研究现状 20 世纪 50

2、 年代 SGD-11 型 SGB-11 型刮板输送机在各大煤矿企 业被广泛使用，但因不能横向弯曲自移，需在工作面推进后，将其 拆卸搬运至下一工作位置后再重新安装方能使用。不但耗时长，而 且搬运劳动强度大; 另外，还存在自身强度不足、功率较小等问题， 致使超载事故频频发生。随后，SGD-11 型 SGB-11 型刮板输送机逐 步被 SGD-20 型和 SGS-30 型刮板输送机取代，工作面的生产能力有 所提高。但该机型仍不能实现弯曲自移，还需人力搬运，而且该刮 板输送机与煤壁的距离较远，需要人力攉煤!1964 年我国自行设计和 研制出第一台 SGW-44 型圆环链可弯曲刮板输送机，实现了工作面的

3、连续输煤。20 世纪 70 年代，随着采煤工作面长度不断增加，工 作面产量亦日益提升，为普遍适应煤矿大力发展机械化采煤的需求， 煤机企业投入更大力量研究和开发新型的刮板运输机，先后研制出 SGW-150，SGW-180,250 等产品。八九十年代，我国煤机行业不断学 习和吸收国外(比如 JOY 公司) 的先进设计思想并改进制造工艺，使 得我国刮板输送机的技术水平大幅度提高。例如，山西煤矿机械制 造有限责任公司自主研究开发的 SGZ1250/2x1200 型刮板输送机，设 计长度 320m，输送量 3750t/h,中煤张家口煤矿机械有限责任公司自 主研究开发的 1350 系列刮板输送机，设计长度

4、 400m,输送量 4000t/h,石家庄煤矿机械有限责任公司自主研究开发的 SGZ1000/1400 型刮板输送机，设计长度 250m,输送量 2500t/h。 进入 21 世纪后，在技术进步和市场需求的推动下，刮板输送机 向大运量、长运距、大功率、高可靠性和长寿命方向发展，综采工 作面摆脱供电容量的束缚，重型刮板输送机获得空前发展，铸焊式 中部槽因可靠性高、制造灵活、配套方便得到广泛应用，中部槽内 宽达到 10001400mm ，链条规格为 4260mm， 装机功率 2700kW31600kW ，输送能力 25005000t h ，输送距离延 长到 300450m ，工作面年产量达到 60

5、01000 万吨。 目前，我国刮板输送机在总体设计与制造水平方面同国外同类 机型相比差距不大，但在以下方面与国外相比仍有不少差距:1、输 送能力方面，国外刮板输送机输送能力已达 4500t/h 以上，而我国 才达到 2500t/h 或 3000t/h;2、关键零部件寿命差距，国外重型刮板输送机中部槽过煤量最高可达 1200Mt, 而国内中部槽过煤量最高只 有 500Mt; 3、技术性能方面，国外积极应用机电一体化技术，研制开发了监测 监控设备和故障诊断系统以及时了解设备运行工况，保证设备的安 全运行，使得设备故障率大大降低，传动功率和生产能力得到提升， 而我国这方面的研究仅处于起步阶段。针对以

6、上差距，我国刮板输 送机技术取得长足进步，关键要集中研究力量在一下元件的提升。 机头：随着综采工作面生产能力的快速提高，刮板输送机端卸已经 难以满足要求，国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸机构， 该机构经过几代改进，在卸载能力、效率、寿命等方面都有了很大 的提高。同时，卸载高度的降低也为综采配套带来了便利。 机尾：对于长运距、大功率刮板输送机，链条张紧需要较大的伸缩 行程，目前国内外均采用可伸缩机尾，并分为手动紧链系统和自动 紧链系统。手动紧链系统是靠人工定时测量链条张力，伸缩机尾， 所以不能保证链条始终处于最佳张紧状态；而自动紧链系统才是理 想的张紧方式。该系统在链条与机头、机尾驱动链

7、轮分离后的链道 下方安置有张力传感器，根据链条的实际张力来控制张紧油缸。使 用了这种自动紧链系统，输送机运行时链条将始终保持最佳张紧状 态，延长了链条的使用寿命，缩短了停机时间。 链轮组件：链轮组件是刮板输送机的关键元部件，其发展趋势是提 高链轮组件的可靠性，提高链轮的加工精度，改进热处理工艺，延 长链轮的使用寿命。目前链轮组件在结构上多采用双列圆锥滚子轴承，稀油润滑，机头和机尾的链轮组件是一样的，通过不同的齿轮 联轴器与减速器联接，在井下更换时不用拆卸减速器；链轮采用高 强度合金钢，齿面淬火硬度达到 HRc55，有效硬化层深度达 10 mm 以上，使用寿命可达到 400500 万吨过煤量。另

8、外，从链轮的齿形 上加以改进，例如，某公司设计的 GR 型链轮与常规链轮就有很大 的区别，这种链轮始终有 3 个轮齿与链环接触来带动载荷，而通常 的链轮只有 1 个轮齿带动整个载荷。3 个轮齿接触必然会降低链轮 和链条的磨损，从而延长链轮和链条的使用寿命，减小链条伸长率， 功率传输效率也较高。 软启动装置：国外先进的输送机传动装置多采用软启动技术，目前 在刮板输送机上成功使用的软启动装置主要有阀控充液式液力偶合 器、csT 可控启动传输系统和交流电机变频调速等。因国内尚无成熟 的技术和产品，所以国产大功率刮板输送机采用的软启动装置全部 为进口产品。 阀控充液式液力偶合器的主要技术特点： (1)

9、可以实现刮板输送机的空载启动和过载保护。 (2)通过换水可以实现刮板输送机的频繁启动，而不必限制启动频率。 (3)通过改变液力偶合器的充液顺序可以实现多机驱动下的顺序启动； 通过偶合器的本身特性实现多机驱动下的负载平衡。 (4)可以实现慢速验链。 (5)双腔设计，结构紧凑；功率传递部件无机械接触，可靠性高。(6)以清水作为工作液，安全方便而且廉价； 可以通过水管或水箱供水，通过排液泵管排水，排液压力由主电机 带动的液力循环产生；通过本安型先导组合阀直接对水循环进行控 制。 (7)在不影响功率传输的情况下，通过换水来散热。 CsT 可控启动传输系统的主要技术特点： (1)在任意载荷下可以跟踪任何

10、启动曲线，加减速度任意调节。 (2)相对于调速型液力偶合器而言，传动效率高。 (3)具有任意条件下的町控停车能力。 (4)可实现多点驱动之间高精度的功率平衡，平衡精度可达 98。 (5)对输送机所有机械、电气系统提供过载保护，保护系统响应速度 快。 (6)可以长时间低速运行，实现慢速验链。 (7)现场调试简单，可以很方便地在线进行参数修改与调试。 交流电机变频调速技术的主要技术特点： (1)与其他软启动方式相比，全部实现了电气软启动控制，刮板输送 机传动系统和供电系统得到最大的简化。 (2)启动时间可随负载自行调节。 (3)实现_r 刮板输送机满载及空载的平稳启动。 (4)大幅度降低了启动电流

11、，提高电网供电质量，减少电网冲击。 随着我国煤炭开采不断地向长壁大采高综采工作面的方向发展， 采煤量的不断加大，安全，高产，高效已经成为各煤炭企业的追求目标，国内的煤机生产企业将研制开发的重点转向了大装机功率， 大运输量，长运输距离，高强度，高可靠性的重型刮板输送机，这 亦是刮板输送机未来的发展方向。 目前综采工作面刮板输送机缺乏状态监测及故障诊断系统，无 法实现及时捕捉故障信号并及时排除故障以尽量减少不必要的损失 和事故，因此，设计研发综采面刮板输送机监测及故障诊断系统是 最终建立高产高效无人值守自动化工作面的目标关键环节!无人值守 自动化工作面采煤简称无人采煤，即工人不出现在回采工作面内，

12、 而是在回采工作面以外的地点操作和控制机械设备，完成工作面内 的采煤,运煤, 支护回采工作空间和处理采空区等各项工序!无人自动 化工作面的最大特点是井下工作人员远离工作面中危险和恶劣的工 作环境，而且劳动人员少，工作效率高，特别适合于一些无法开采 或极难开采的工作面，有利于资源的充分利用和开发!目前，无人自 动化工作面主要运用于薄煤层开采，并且在西方发达国家应用相当 普遍和成功! 我国在无人自动化开采技术中，主要依靠进口，自主研 发仍处于起步阶段，仅在少数工作面实现了综合自动化采煤，并未 实现无人采煤! 因此，发展无人自动化工作面将是我国现代化煤矿的 发展方向!我国对输送设备监测系统的研究尚处

13、于起步摸索阶段，但 已有相关产品陆续发布，如中煤张家口煤矿机械有限责任公司是国 内重要的刮板输送机设计生产单位，近年来紧密与各大高校合作研 发刮板输送机监测系统系列产品，实现了对刮板输送机油温,油位及 冷却水流量和压力等的监测并应用于实践!但是目前对常见故障例如: 跳链、堵转、掉链、断链、断刮板等，尚未见功能成熟的刮板输送 机故障诊断系统的应用案例!因此，设计研发功能更加完善的刮板输 送机状态监测系统以及开发可靠的故障诊断系统是国内各大刮板输 送机生产商和研究院未来研究的主攻方向!以实现输送设备远程无人 自动化运行的目标，这对建立无人自动化工作面具有重要意义! 三、 主要研究内容 1、刮板输送

14、机的机头设计：刮板输送机机头架不仅是刮板输送机重 要部件之一也是输送机与转载机中间的连接者。其设计的合理性 直接影响着刮板输送机成套设备；机头架的设计不仅要考虑刮板运 行的平稳性过链空问的大小等同题还应该考虑整个机头架的可靠 性。在适当的位置增加肋板、侧板或者中板组件破口的大小、底板 与侧板焊接高度的确定。这些都是加强整个机头架可靠性的重要因 素；机头架体还承担着固定传动装置的作用。如何合理地使传动装 置的动力传递到链轮和刮板链上如何选择合理的螺栓位置固定传动 装置都是刮板输送机机头架设计时应该考虑的问题。 2、刮板输送机的刮板连设计：刮板输送机是煤矿开掘过程中不可缺 少的运输设备，它的运行性

15、能稳定与否直接影响着煤矿的安全生产。 刮板输送机的工作环境十分恶劣，若不注意维护，故障和事故就会 经常发生，其中断链事故尤为严重。刮板链在断裂的瞬问储蓄着较 大的能量，断裂时很容易弹伤人，不仅出现安全事故，还严重影响 生产。根据资料统计表明，刮板机断链事故影响生产占机电事故影 响的 30以上。因此在实际生产中对刮板机断链原因进行分析并采取预防措施是必要的。刮板链在运行过程中既不能过紧也不能太松。 链条过紧不但会增加链条的初张力还缩短其使用寿命，而且当链条 在运行中刮卡时没有缓冲的余地，从而增大链条的张力负荷。若链 条过松，当链条运行到链轮处时会发生掉牙现象，使链环受到链轮 轮齿的冲击而变形，甚

16、至断裂并使刮板弯曲。且刮板链在松弛状态 下运转会出现卡链和跳链现象，使链齿和链轮轮齿损坏，导致断链 和底链掉道。尤其在投入运行的初期，要使刮板链松紧适度。 3、刮板输送机机尾设计：矿用刮板输送机机尾部为平行布置，机尾 传动部中除机尾架、减速器、左压链块、右压链块、联接垫板、盖 板外，其余零部件均与机头传动部相同。可伸缩机尾架由固定架和 活动架组成，活动架用来传动装置、链轮组件、舌板、拨链器等部 件的安装和支撑，固定架和活动架通过伸缩液压缸相连。通过操纵 伸缩液压缸以实现活动架的伸出或缩回，再配合液压张紧装置，可 完成输送机刮板链的张紧。机尾部的左、右液压缸护罩用于保护液 压缸及与液压缸相联的接头和高压软管等。链轮组件安装于机尾架 上#结构与机头链轮组件相同。 4、刮板输送机的中部槽设计：刮板输送机的中部槽受煤和刮板链的 剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件，其结构由槽帮钢和中板 焊接而成。上槽面装运物料，下槽面回送刮板链。在中部槽下，由 焊接钢板构成的封底槽可减小刮板链回送阻力，防止槽面下陷。中 部槽除了运输原煤外，还有承载采煤机和推移液压支架等作用