礦用刮板輸送機刮板磨損機理及優化改進

仝偉國

（山西焦煤西山煤電集團公司杜兒坪煤礦，山西 太原 030000）

刮板輸送機是綜采工作面主要運輸設備，在實際工作面回采過程中，受刮板輸送機結構以及煤矸運輸等影響，刮板輸送機經常出現刮板磨損故障。刮板輸送機磨損主要危害有：（1）刮板磨損時增加了刮板輸送機負荷，嚴重時造成電機燒毀；（2）刮板與溜槽磨損時會造成溜槽表面防磨鍍層變薄，造成溜槽腐蝕；（3）刮板磨損時受力不均，導致刮板鏈斷鏈現象。刮板輸送機刮板磨損不僅降低了輸送機使用壽命，而且很容易造成重大機電事故發生。本文以杜兒坪煤礦68306 工作面為例，對工作面SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機刮板磨損機理進行分析，并采取合理有效的優化改進措施。

1 概述

68306 工作面采用綜合機械化回采工藝，工作面采用MG-500/1140-GWD 電牽引采煤機割煤，采用ZY8000/25/50 型支撐掩護式支架支護頂板，采用SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機進行煤矸運輸。刮板磨損是刮板輸送機最常見故障，為了避免刮板磨損，提高刮板使用壽命，杜兒坪煤礦通過技術研究分析了刮板磨損機理，并對其結構進行優化。

2 刮板輸送機結構原理及刮板磨損機理分析

2.1 刮板輸送機結構

（1）SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機主要由機頭部、中間部、機尾部、附屬部件等四部分組成。其中機頭部分主要是為輸送機正常生產時提供動力，機頭部主要由機頭架、電機、減速器、聯軸器、鏈輪幾部分組成；中間部主要是對工作面開采的物料進行運送，主要由過渡槽、中部槽、鏈條、刮板等部分組成；機尾部作用是使刮板鏈條能夠正常返回，主要由機尾架、導向裝置等部件組成；附屬部件作用是在輸送機正常生產時對運行姿態進行調節，主要由千斤頂、緊鏈裝置組成。

（2）SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機設計長度為246 m，運輸能力2000 t/h，功率263 kW，具體參數見表1。

表1 SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機技術參數表

2.2 工作原理

輸送機工作原理：由刮板輸送機驅動電機提供動力，經過液力變矩器及減速機降速增扭；減速機低速軸端刮板鏈條驅動輪能夠為鏈條的旋轉提供動力，鏈條拖拽刮板循環將工作面的物料不斷地運送出工作面，物料被運送到工作面頭部后進行卸載，從而完成了工作面一個物料運輸的循環。

2.3 刮板磨損原因分析

由于刮板輸送機工作環境惡劣、負荷大、運轉周期長等，造成刮板輸送機傳動部件、鏈輪、鏈條處于連續負荷工作狀態。通過對68306 工作面現場觀察發現，刮板輸送機零部件失效的原因主要包括磨損失效和疲勞失效。磨損失效的部位有：中部槽、刮板鏈、齒輪、鏈輪、軸承、鏈板等；疲勞失效的部位有：中部槽、鏈輪。

（1）68306 工作面在回采期間刮板輸送機在正常運行時刮板與溜槽底部的煤渣及矸石進行摩擦，以及與溜槽兩邊間隙中的煤渣及矸石進行摩擦，造成刮板的底部及兩側磨損嚴重。工作面正常生產時煤壁掉落的矸石及煤塊也會將刮板砸傷，導致刮板磨損嚴重。

（2）由于溜槽底部堆積的煤矸清理難度大，輸送機運轉時底煤對刮板下表面進行摩擦，導致刮板磨損嚴重。

3 刮板結構優化改進

為了解決工作面回采前期刮板磨損、變形等技術難題，杜兒坪煤礦通過技術研究，決定對刮板結構進行優化改進。

3.1 刮板增設滾動裝置

由于傳統刮板輸送機刮板與溜槽之間無任何滾筒裝置，導致刮板與溜槽之間產生摩擦作用，所以為了避免摩擦作用導致刮板磨損，決定在刮板與溜槽之間安裝滾動裝置，從而減少刮板在移動過程中與溜槽的磨損系數，降低刮板移動時所需的動力以及能耗。

由于刮板機在進行轉彎時常常與槽幫發生摩擦，刮板在設置滾動體時，將原來滑動變為滾動模式，這樣可以將原來的摩擦系數降低為一半，如圖1。

3.2 刮板增設緩沖裝置

由于工作面在回采時煤壁落下的大塊煤矸對刮板產生碰撞沖擊作用，在外力作用下不僅會造成刮板損壞，而且增加刮板與溜槽表面之間的磨損。刮板在這樣的環境下長時間運行，加大了刮板磨損量，降低了刮板使用壽命。

為了降低煤矸掉落對刮板的沖擊作用，決定在刮板底部及兩側安裝緩沖裝置。緩沖裝置主要是由滾珠、緩沖機構主體、滾珠托架、外部彈簧和內部彈簧等部分組成，如圖1。

滾珠安裝在刮板的底部及兩側，主要作用是將原來接觸面的滑動摩擦變為滾動摩擦。滾珠托架作用是支撐滾珠，并將滾珠與彈簧分隔，避免滾珠與彈簧相互摩擦。同時為了最大限度地降低滾珠的磨損，在滾珠托架內部添加潤滑脂。內部彈簧的作用是對滾珠進行支撐，在工作時壓縮滾珠與溜槽工作面或者槽幫緊密貼合。緩沖機構作用是對內位彈簧進行支撐，從而約束滾珠運行規矩。外部彈簧的作用是吸收沖擊，并使滾珠與溜槽緊密貼合。

圖1 優化改進后刮板結構示意圖

3.3 刮板增設清掃裝置

由于刮板輸送機運轉周期長，受空間限制刮板底部煤矸不能及時清理，導致溜槽與刮板之間常常留有較多煤渣。通過研究決定在刮板機尾部安裝一套清掃裝置，該裝置主要由高強度高錳鋼制成。清掃裝置具有較強的耐磨性與抗沖擊性，能夠對溜槽底部的煤渣進行清理。

為了增加清掃裝置使用壽命，將清掃裝置的緊固螺栓孔設計為腰型孔。若清掃裝置磨損后，可通過調節緊固螺栓孔將清掃裝置下移到合適位置對底部煤渣進行清理，提高了清掃裝置的使用效率。

4 刮板優化改進后實際應用效果及優缺點分析

4.1 實際應用效果分析

2020 年2 月 對68306 工 作 面SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機刮板進行優化改進，安裝改進后刮板210 根。截至2020 年6 月，通過4 個月實際應用效果來看，刮板優化改進后工作面在后期回采中刮板輸送機負荷強度降低了1/2，更換損壞刮板12 根，與改進前相比損壞刮板數量降低了75%。工作面在后期回采過程中未發生一起因刮板磨損導致斷裂、電機燒毀等重大機電事故，全年預計可節約設備維修成本費用34 萬元。

4.2 刮板優化改進后優缺點

（1）減少了刮板磨損現象。優化改進后在刮板底部安裝滾珠，大大減少了刮板底部與溜槽、槽幫的磨損現象，避免了刮板變形、磨損、斷裂以及溜槽磨損等失效現象，降低了刮板輸送機運輸負荷，起到節支降耗的作用。

（2）緩沖外力沖擊作用。與傳統刮板相比，優化改進后刮板在底部及兩側安裝了緩沖裝置，能夠有效降低煤壁矸石對刮板的沖擊，防止刮板被砸傷影響刮板的使用壽命。

（3）降低人工清理作業強度。優化改進后刮板安裝了清掃裝置，能夠及時將溜槽底部浮煤進行清理，降低了人工清理勞動作業強度，保證了刮板與溜槽底部緊密貼合，提高了刮板輸送機運輸效率。

（4）優化改進后的刮板在實際應用中還存在一些問題，主要表現在以下兩方面：① 刮板輸送機運輸煤矸時，浮煤進入緩沖裝置內部，導致內部結構運轉失效，需定期進行清理維護；② 刮板長時間使用時滾動裝置中滾珠出現脫落現象，需定期更換安裝。

5 結束語

杜兒坪煤礦通過對SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機刮板進行優化改進，提高了刮板使用壽命，降低了刮板磨損幾率，保證了綜采工作面刮板輸送機安全高效運行，得到了礦及集團公司一致認可，并在屯蘭礦、馬蘭礦進行推廣應用，取得了顯著應用成效。