刮板輸送機選型原則與參數確定研究

劉建勇

【摘 要】刮板輸送機是一種以撓性體作為牽引機構的連續動作式運輸機械，它主要用于煤礦的回采工作面或順槽等其他場所.由于其特殊的結構和工作環境，刮板輸送機迄今為止仍是綜采工作面唯一的運輸設備.把刮板鏈視為剛體進行受力分析，就難以真實地揭示其產生動載荷的規律和運動過程中的本質問題.本文以安徽某礦為例，闡述了刮板輸送機選型基本原則，分析了如何確定主要參數，其設計思路具有一定的推廣應用價值。

【關鍵詞】刮板輸送機；選型原則；參數確定

0.前言

刮板輸送機是綜采工作面實現機械化生產的重要設備之一，針對刮板輸送機工況惡劣、負載情況復雜等問題，實現綜采工作面機械化生產是煤炭行業發展的必然趨勢之一，作為工作面必不可少的重要設備，刮板輸送機擔負著煤炭運輸的艱巨任務，同時配合采煤機、液壓支架等配套設備，以實現工作面破、裝、運、支等采煤工序的連續作業。由于采煤工作面生產環境較為惡劣，且生產負荷較大，為了能夠保證刮板輸送機的穩定性，必須保證輸送機的選型合理，設計參數滿足核定生產力設計需求。本文以安徽某礦為例，結合礦山實際情況與數據分析，提出了刮板輸送機的選型原則與參數確定的方法。

1.刮板輸送機選型原則

煤礦輸送設備的技術指標不僅包含具體的技術參數，而且包含可靠性指標。工作面輸送機的主要技術性能參數有：輸送能力、鋪設長度、總裝機功率。可靠性指標則以整機壽命和無故障連續運行時間表示。煤礦選擇輸送機性能的基本原則是：輸送機的性能在特定的安裝條件下，能夠實現煤礦工作面的單產期望指標；輸送機可靠性應保證在一次工作面安裝運行期間無大修，基礎部件無更換。

1.1與輸送機性能有關的選型原則

（1）由工作面的預期年產量或日產量參照輸送機的設計輸送能力確定大致的輸送機型號范圍。

（2）輸送機的輸送能力應大于采煤機的生產能力。

（3）工作面的實際鋪設長度通常應小于輸送機的設計長度。但要注意的是，輸送機的輸送能力是工作面長度和傾角的函數，當工作面長度或傾角變化時，應對輸送能力進行調整。尤其是工作面鋪設長度超過設計長度時更要注意，應避免出現輸送機能力不足的弊端。必要時，對于輸送機的實際輸送能力應咨詢輸送機設計工程師。

（4）輸送機的中部槽高度應與開采條件相適應。較薄煤層和普通機械化開采應選用高度較矮的中部槽，高產高效綜合機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量應與輸送機的壽命相適應。

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

（7）性能相同（相近）的輸送機建議選擇圓環鏈規格較大的輸送機，可大幅度減少圓環鏈斷鏈事故的頻次。

（8）現代輸送機選型傾向于具有較大的功率儲備。

（9）單電機功率大于375kW的輸送機建議采用3300V電壓供電。

（10）輸送機的結構和尺寸應滿足與其他設備總體配套要求。

1.2與輸送機可靠性有關的選型原則

輸送機的可靠性主要考核指標是輸送機的整機壽命和無故障連續運行時間，對于輸送機的整機壽命在性能選型中已得到解決，延長輸送機的無故障連續運行時間的關鍵是降低輸送機的故障率由于可靠性對于輸送機運行至關重要，選型中應重視以下幾點：

（1）輸送機應留有足夠的功率儲備。

（2）圓環鏈應選購質量穩定廠商的產品。在輸送機總體尺寸允許的前提下，選配高一個規格的圓環鏈，可有效減少不可預測故障的發生。

（3）輸送機配置可有效進行機械保護的傳動裝置，可削減瞬間沖擊負荷對于傳動系統的沖擊幅值，減少斷鏈事故的發生。這類傳動裝置有摩擦限矩離合器、CST液黏傳動減速器和液力偶合器等傳動裝置。

（4）在輸送機的減速器等關鍵部位配置實時監控裝置，自動監測關鍵部位的工作狀態，可為輸送機檢修提供數據依據。

（5）輸送機配置可伸縮機尾，尤其是配置可隨鏈張力變化自動調整行程的伸縮機尾，可以使刮板鏈處于適度張緊的狀態下工作，有利于輸送機正常運行，延緩機件的磨損。

從上述針對輸送機可靠性的技術對策中可以看出，與可靠性有關的技術與現代傳動控制技術密切相關。在這一領域，國產輸送機還存在不小的差距，迫切期望國產輸送機在傳動控制技術領域有所突破。

1.3輸送機有關結構的選擇

（1）輸送機的卸載方式有端卸式和側卸式兩種。端卸式是最常用的卸載方式，大功率單采工作面輸送機優選交叉式側卸結構，不推薦上下重疊式的側卸結構。

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

2.刮板輸送機的主要參數確定

2.1運輸能力的計算

刮板輸送機生產能力的選擇要保證采煤機采落的煤被全部運出，并留有一定備用能力。刮板輸送機的運輸能力可由相關公式計算。考慮到工作面輸送條件差，工作面輸送機實際運輸能力應為工作面最大需運出煤流量的1.2倍。另外，輸送機鋪設長度和裝機功率應依工作面長度等采煤參數予以確定。經計算可知，刮板輸送機的運輸能力為2450t/h。

2.2運行阻力的計算

在計算刮板輸送機的運行阻力時，可分為直線段、彎曲段兩部分運行阻力。

直線段運行阻力：直線段運行阻力包括兩部分：①貨載及刮板鏈在溜槽中移動的阻力；②傾斜運輸時貨載及刮板鏈的自重分力。直線段運行阻力又分為重段阻力和空段阻力兩部分。經相關計算公式計算重段阻力310480N； 空段阻力 42532N。

曲線段運行阻力：對于可彎曲刮板輸送機，在計算運行阻力時，還要考慮由于機身彎曲導致刮板鏈和溜槽側壁之間的摩擦而產生的附加阻力，為簡化計算，該附加阻力用一個附加阻力系數計入。可彎曲刮板輸送機的總牽引力為388310 N。

2.3電動機功率的計算

經電動機功率的計算公式計算可知所需電機的功率為1950kW。由于有兩點都是主動鏈輪的分離點，到底哪點是最小張力點，由逐點計算法得。為了限制刮板鏈垂度，保證鏈條與鏈輪正常嚙合平穩運行，刮板鏈每條鏈子最小張力點的張力，一般可取3000～5000N，可由機尾伸縮緊鏈裝置來提供。

2.4刮板鏈強度的驗算

驗算刮板鏈的強度，需先算出鏈條最大張力點的張力值。計算各點張力時，首先確定出最小張力點的位置，然后按逐點計算法求出各點張力值。若利用相關計算公式經計算確定了最小張力點，又設所計算的刮板鏈為雙鏈，經計算所得的安全系數若遠大于規定數值，證明刮板鏈的強度符合要求。

根據分析和計算，考慮該礦地質特性和綜采工作面的實際情況，設計選用SGZ1000/2100型刮板輸送機，其技術參數如表1所示。

3.結論

科學合理的刮板輸送機選型設計是實現現代化礦井高產、高效、安全生產的技術關鍵，由于綜采工作面開采條件復雜多變，輸送機型號琳瑯滿目，如何選擇與工作面生產能力相匹配的輸送機型號成為煤礦生產的重要課題研究之一。工作面具體條件是影響刮板輸送機工作參數與結構參數等參數的重要因素，本文結合安徽某礦14203工作面情況，對刮板輸送機參數進行了設計分析，該設備選型思路具有一定的推廣應用價值。 [科]

【參考文獻】

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