王长青

（山西华阳集团新能股份有限公司一矿机电工区， 山西 阳泉 045008）

引言

目前，随着煤矿资源的大量开采，刮板输送机作为重要的煤矿开采设备，已被广泛应用于煤矿开采中。传统的综采工作面煤炭输送的方式主要有两种：刮板输送机与顺槽用刮板转载机端卸式和刮板输送机与顺槽用刮板转载机交叉侧卸式。这两种方式是由工作面的刮板输送机和顺槽转载机（含破碎机）组成，将煤卸载到皮带机的胶带上。经过两次卸载能量消耗高、功率损耗大，并且底链回煤量多，煤尘量大。针对此些问题，传统的刮板输送机已无法满足当前煤矿的高效率生产需求。因此，设计了一套直角转弯大功率重型刮板输送一体机，对其结构特点、主要性能参数及关键部分进行了设计研究，提出了几点设备中零部件的拆卸及维护要求。

1 当前刮板输送机主要故障原因分析

1.1 刮板输送机及驱动链轮失效原因

刮板输送机是综采工作面中重要的采煤设备，它的主要作用是将采煤机采集得到的煤矿物料进行输送。另外，刮板输送机还是采煤机轨道、液压支架移动的支点。所以刮板输送机是否可以安全可靠的运行，直接决定着煤矿开采过程的连续性。从机械结构角度刮板输送机主要由支撑结构、链轮、刮板、圆环链等部分构成[1]。由于煤矿井下工作环境复杂，以上这些机械结构件工作时容易发生各种故障问题。在所有的故障问题中驱动链轮的磨损失效最常见。

1.2 断链故障原因

由于受到制作刮板输送机链条材料的使用限制，在长时间运行后，链条就会出现堆积或下垂的情况。如果此时不及时更换，很容易造成链条断裂发生。断链的原因主要为链条在高负荷装载环境中，链条间的耦合所受到的负载力较大，受力也不均匀，会出现点蚀、磨损；在运输煤炭物料时，物料容易发生掉落，造成链条的缝隙被卡住，但是电动机持续输出动力，使链条容易发生断裂。

2 直角转盘刮板输送机结构特点分析

直角转弯大功率重型刮板输送一体机将传统的刮板输送机和转载机合二为一，采用单链将转载机机头和刮板输送机机尾通过直角转盘处直接连接起来。省去了输送机机头部分爬坡提升，煤流由刮板输送机机尾经直角转盘处平稳输送到转载机上。采用此结构省去了刮板输送机机头传动部和转载机机尾链轮，并且减少了爬坡提升的能量损失，节省功率，机头装煤效果远超过传统刮板输送机，大大减少了底链回煤量，并且能够有效地降低煤尘量。

同时，直角转盘刮板输送机是将刮板输送机与转载机设计为一体，转载机的传动装置同时也是刮板输送机的机头传动装置，使刮板输送机与转载机有机地结合在一起。在原刮板输送机机头的地方，设计为转盘直角，用转盘直角机构将刮板输送机与转载机有机结合在一起[2-3]。

减少了刮板输送机与转载机搭接机构，减化了刮板输送机的机头结构，优化了刮板输送机与采煤机的配合，使刮板输送机与转载机达到同步运行的效果。直角转盘刮板输送机结构示意图如下页图1所示。

图1 直角转盘刮板输送机结构示意图

3 直角转盘刮板输送机基本参数设计

根据煤矿的实际工况特点，以当前成熟的刮板输送机为基础，利用相关计算公式，对直角转弯大功率重型刮板输送一体机中的关键参数进行了设计，设备的关键参数如下所示：

1）设计长度：219 m（刮板机）+40 m（转载部）。

2）输送量：最大为2 000 t/h。

3）装机功率：2×855 kW，额定电压为3 300 V。

4）电动机型号：YBSS-855BP（变频，满足最大启动转矩2.5 倍）。

5）减速器型号：HB-KPL-45，速比为39∶1。

6）控制方式：变频控制。

7）中部槽：双面可翻转溜槽（中板厚度50 mm）+底挡板结构，长度为1 500 mm。

8）转盘式：转盘直径1 700 mm，工作面输送与顺槽输送连接。

9）紧链方式：液压马达紧链和机头、机尾伸缩辅助紧链（行程各600 mm）。

10）链轮组件：TK56×175-6Z 型沙克链轮组件（脂润滑方式）。

11）刮板链：TK 56×175 型圆环链和接链环；锻造刮板材质为40Mn2。

12）刮板间距：700 mm。

13）齿轨：6 mm×126 mm 整体锻造齿轨。

4 直角转盘刮板输送机中关键部件结构设计

4.1 直角转盘组件设计

直角转盘组件作为一体机的一个主要部分，主要用在工作面和顺槽之间转运区域，转盘组件沿着其转角来导引煤流。转盘是一个坚固的结构件，转盘轴上装配有4 个重型轴承，转盘组件与工作面顺槽的连接通过过渡槽实现，两端有与工作面输送部和顺槽输送部溜槽配套的接口；转盘组件安装在工作面刮板输送机与顺槽转载机之间。自由旋转的转盘组件中的转盘是从动轮，由通过的刮板的末端带动。转盘处没有驱动机构，工作面和顺槽的输送机链条由一体机机头的电机驱动运行。同时，转盘组由一个衬套轴、一对轴承、密封件、两个转盘和固定件组成。两个转盘分为上转盘和下转盘，分别为上刮板链和下刮板链刮板提供转向支撑，使刮板链顺利实现转弯。所示设计的直角转盘组件方案图如图2 所示。

图2 直角转盘组件示意图

4.2 可张紧伸缩机尾设计

可张紧伸缩机尾是刮板输送机的驱动站，用于驱动输送机上的下刮板链。机尾的侧壁上有安装减速器的法兰板。减速器可以安装在机尾架的左端或右端。机尾架侧壁上有可伸缩的导轨，此些导轨可以将机尾架伸长600 mm，两个液压缸可以产生足够使刮板输送机链条张紧的力，实现刮板链的张紧。机头和机尾架上各连接有一个中心润滑系统，可以同时为机架两侧的轴承提供黄油润滑。为了避免在液压缸移动时伸缩机架的堵塞，机架上配备了冲洗系统。所设计的可张紧伸缩机尾方案如图3 所示。

图3 可张紧伸缩机尾方案图

4.3 刮板链组件设计

为了保证煤炭由刮板输送机顺利进入转载机，确保转盘的正确性和安全操作性，采用单链刮板链组件，刮板的间距不允许超过规定值。本一体机设计为每四环安装一个刮板，刮板间距为700 mm。必须使用合适的螺母，在上紧的位置，螺母须低于刮板自身的高度。且螺栓需要交替紧固，以保证刮板、E 型螺栓等零件安装到位，有效避免在槽内运行时卡绊现象的发生。刮板链组件方案如图4 所示。

图4 刮板链组件方案图

4.4 双面可翻转溜槽设计

新型的双面溜槽主要由底挡板、中部槽、底板、电缆槽、齿轨、扣环等组成。采用双面槽这种特殊设计制造，允许其双向运输，当溜槽中板上表面磨损严重出现刮卡时，只需把溜槽挡铲板、底板拆开，上下翻转安装，并重新安装即可使用，实现延长中部槽的使用寿命的目的。新型双面溜槽较上一代双面的溜槽相比，结构完全对称，可任意翻转，并且翻转部分的重量更轻，挡铲板部分安装更便捷。其结构示意图如下页图5 所示。

图5 双面可翻转溜槽结构方案

4.5 单链沙克链轮设计

传统链轮为整体锻造，在实际运行时出现了外齿形磨损严重、整个链轮体报废等失效现象。为此，借鉴了当前相对成熟的结构，采用了一种单链沙克链轮，通过结构创新，将链轮齿排设计为可拆卸式的结构类型。当外齿形磨损严重时，只需更换齿排即可，具有操作方便、使用寿命较长、更换方便等优点，大大降低了设备的使用成本。其结构方案如图6 所示。

图6 单链沙克链轮

5 关键部件的维护保养

5.1 可张紧伸缩机尾拆卸及维护要求

1）根据可张紧伸缩机尾结构特点，在后期运行时，加油工作应该最少一周进行一次。当机尾架上的压链块磨损后，须及时进行更换，只需要拧松上面的螺栓即可。

2）系统允许通过已有的冲洗嘴来冲洗张紧路线间隙，软管必须保持连接，冲洗工作应该最少一周进行一次。

3）在快速操作链轮和刮板等结构时，需打开拆卸箱，此时，拆卸箱的两瓣即可打开。前滑盖非常容易打开，为此，杆的中心点朝上，然后盖可以推回去。为便于操作阻链器，机架安有后滑盖。后滑盖的打开和闭合和前滑盖类似[4-5]。

4）为快速操作链轮和刮板等零件，可先安装链轮后，再安装拨链器和舌板，并在安装口处旋转进机架里，然后用机架杆将拨链器下部后面的凹部锁定。最后，将螺栓头插入机架上螺栓固定器的合适的孔里。然后将带孔的舌板推到螺栓上并且用螺母固定。

当轴组移去后链条舌板的正确拆卸顺序如图7所示。

图7 链条舌板的正确拆卸顺序图

5.2 双面可翻转溜槽的拆卸及维护要求

针对双面可翻转溜槽的拆卸，确定了如下拆卸过程：

1）松开两侧的螺母并移去连接底挡板以及耐磨件的螺栓锁件。

2）移去特制螺栓，耐磨件就可以按箭头所示方向旋转180°。如果耐磨件两侧都磨损就将其换掉。

3）用栓销和螺丝把底挡板和耐磨板安装到一起。

4）为了检查一体机底链运行情况，维修更换刮板和接链环，设计了开口槽和开口底挡板，同样在转载部分也设计了开口槽，每隔7 节中部槽安装一节开口窗槽。

5）为中部槽连接环位于靠近溜槽底板的中心，每一个连接环的破断力高达5 000 kN.连接环非常容易安装和拆卸，无须使用专用工具。

6）为中部槽哑铃销组件位于靠近中板的中心处。每一个中部槽哑铃销的破断力达到3 000 kN 个别达到4 500 kN。中部槽哑铃销易于安装，无须专用工具。

6 结语

直角转弯大功率重型刮板输送一体机的设计，解决了当前设备能量消耗高、功率损耗大、煤尘量大、生产效率低等问题，是当前刮板输送机升级发展的重要方向。根据煤矿生产任务情况，针对性地设计了直角刮板输送机相关性能参数，保证设备各部件的运行效率，更是企业及设计单位重点考虑问题。同时，设备运行时，也需重点其关键部位进行维护、保养，保证设备的高效安全运行。该设备的设计开发，也更加符合当前智能化煤矿设备的发展趋势，极大提高了设备的卸煤效果，保证了设备的运行稳定性，降低了费用支出，实际应用价值较大。