【導讀】英語翻譯。technology. 1Technologystatus. Head. 2. Tail

　　

【正文】 術現狀 機頭部 隨著綜采工作面的生產能力迅速提高，刮板輸送機端卸載已經難以滿足要求，國內外大運量重型刮板輸送機均采用交叉?zhèn)刃遁d機構，該機構經過幾代改進，在卸載能力、效率、壽命等方面都有了很大的提高。同時，卸載高度的降低也為綜采配套帶來了便利。 機尾 對于長運距、大功率刮板輸送機，鏈條張緊需要較大的伸縮行程，目前國內外均采用可伸縮機尾，并分為手動緊鏈系統(tǒng)和 自動緊鏈系統(tǒng)。手動緊鏈系統(tǒng)是靠人工定時測量鏈條張力，伸縮機尾，所以不能保證鏈條始終處于最佳張緊狀態(tài)；而自動緊鏈系統(tǒng)才是理想的張緊方式，如圖 1 所示。該系統(tǒng)在鏈條與機頭、機尾驅動鏈輪分離后的鏈道下方安置有張力傳感器，根據鏈條的實際張力控制張緊油缸。使用了這種自動緊鏈系統(tǒng)，輸送機運行時鏈條將始終保持最佳張緊狀態(tài)，延長了鏈條的使用壽命，縮短了停機時間。 鏈輪組件 鏈輪組件是刮板輸送機的關鍵元件，其發(fā)展趨勢時提高鏈輪組件的可靠性， 10 提高鏈輪的價格精度，改進熱處理工藝，延長鏈輪的使用壽命。 圖 1 自動張緊系統(tǒng) 目 前鏈輪組件在結構上多采用雙列圓錐滾子軸承，稀油潤滑，機頭和機尾的鏈輪組件是一樣的，通過不同的齒輪聯軸器與減速器聯接，在井下更換時不用拆卸減速器；鏈輪采用高強度合金鋼，吃面淬火硬度達到 HRC55，有效硬化層深度達 10mm 以上，使用壽命可達到 400～ 500 萬 t 過媒量。 另外，從鏈輪的齒形上加以改進，例如，某公司設計的 GR 型鏈輪與常規(guī)鏈輪就有很大區(qū)別，這種鏈輪始終有 3 各輪齒帶動整個載荷。 3 個輪齒接觸必然會降低鏈輪和鏈條的磨損，從而延長鏈輪和鏈條的使用壽命，減小鏈條伸長率，功率傳輸效率也較高。 軟啟動裝置 國 外先進的輸送機傳動裝置多采用軟啟動技術，目前在刮板輸送機上成功使用的軟啟動裝置主要有閥控充液式液力耦合器、 CST 可控啟動傳輸系統(tǒng)和交流電機變頻調速等。因國內尚無成熟的技術和產品，所以國產大功率刮板輸送機采用的軟啟動裝置全部為進口產品。圖 2 為德國研制的 DTP 閥控充液式液力耦合器。 圖 2DTP 閥控充液式液力耦合器 閥控充液式液力耦合器的主要技術特點 ⑴可以實現刮板輸送機的空載啟動和過載保護； ⑵通過換水可以實現刮板輸送機的頻繁啟動，而不必限制啟動頻率； ⑶通過告便液力耦合器的重也順序可以實現多機驅 動下的負載平衡； ⑷可以實現慢速驗鏈； 11 ⑸雙腔設計，結構緊湊；功率傳遞部件無機械接觸，可靠性高。 ⑹以清水作為工作液，安全方便而且廉價，可以通過水管或水箱供水，通過排液泵管排水，排液壓力由主電機帶動的液力循環(huán)產生，通過本安型先導組合閥直接對 水循環(huán)進行控制； ⑺在不影響功率傳輸的情況下，通過換水來散熱。 可控啟動傳輸系統(tǒng)的主要技術特點 ⑴在任意載荷下可以跟蹤任何啟動曲線，加減速度任意調節(jié)； ⑵相對調速型液力耦合器而言，傳動效率高； ⑶具有任意條件下的可控停車能力。 ⑷可實現多點驅動之間高精度 的功率平衡，平衡精度可達 98%； ⑸對輸送機所有機械、電器系統(tǒng)提供過載保護，保護系統(tǒng)響應速度快； ⑹可以上時間低速運行，實現免俗驗鏈； ⑺現場調試簡單，可以很方便地在線進行參數修改與調試。 交流電機變頻調速技術的主要技術特點 ⑴與其他軟啟動方式相比，全部實現了電器軟啟動控制，刮板輸送機傳動系統(tǒng)和供電系統(tǒng)得到最大的簡化； ⑵啟動時間可隨負載自行調節(jié)； ⑶實現了刮板輸送機滿載及空載的平穩(wěn)啟動； ⑷大幅度降低了啟動電流，提高電網供電質量，減少電網沖擊。 中部槽 中部槽是整個工作面輸送機的軀干，其使 用壽命是衡量整機使用壽命的重要指標。目前中部槽多采用∑形斷面槽幫、整體鑄焊封底結構，壽命已達 1000 萬t。為了進一步提高使用壽命，國內外主要生產廠商對中部槽外形、結構及材料等方面有進行了大量的研究。如德國某公司通過研究和開發(fā)，撥那個在井下對不同斷面的中部槽進行大量試驗，最終發(fā)現，與∑形斷面槽幫相比，弧形斷面槽幫使刮板與槽幫內側面接觸液力小，從而減小摩擦阻力，降低功率消耗，延長中部槽和刮板的壽命。刮板與∑形斷面和弧形斷面槽幫接觸面比較如圖 3 所示。 槽幫上采用上下分體設計，如圖 4 所示，上下槽幫完全相同，可以選 擇任意厚度和寬度的中板使得中部槽設計有更大的靈活性。每個槽幫與中部槽中板之間有 2 條焊縫，中部槽一側的 4 條焊縫中，只有上槽幫內側的 1 條焊縫經受磨損，即使這條焊縫被磨光，中部槽還能保持高度的穩(wěn)定性。 圖 3 刮板與∑形斷面和弧形斷面槽幫接觸面比較 槽幫制造上采用軋制材料，軋制鋼材的表面比鑄造鋼材平滑，摩擦小。中部 12 槽中板采用高強度耐磨硬化鋼板，磨損小。在軋制中部槽外側焊接啞鈴座，不會減小槽幫的厚度。鍛造啞鈴座的設計保證中部槽和啞鈴座不受到破壞，最小破斷強度基本上是啞鈴的 倍，所以首先斷裂的總是啞鈴。 圖 4 四節(jié)式槽幫鋼設計及磨損輪廓 中部槽的另一種結構形式是上下槽分體重疊式，這種形式可以根據上下槽受載情況和失效狀況不同進行不同結構設計與選材，且上槽更換容易，有利于提高整機強度與壽命。該形式中部槽在 SGZ880/2 400 型中雙鏈交叉?zhèn)刃豆ぷ髅婀伟遢斔蜋C中得到了成功應用。 圓環(huán)鏈 圓環(huán)鏈作為刮板輸送機的牽引機構，其抗拉強度直接關系到整機的可靠性。目前，國產圓環(huán)鏈最大到φ 42mm 146mm 緊湊鏈，抗拉強度為 2270kN，國外圓環(huán)鏈最大到φ 48mm 152mm 緊湊鏈，抗拉強度為 3550kN。隨著圓環(huán)鏈尺 寸的不斷增大，中部槽也越來越高，輸送機壯美效果隨之下降，回采巷道如果清理不徹底還會影響推移輸送機。所以圓環(huán)鏈的發(fā)展方向是提高抗拉強度和降低立環(huán)高度。 材料及工藝 為了提高圓環(huán)鏈的抗拉強度，目前國外 C 級和 D 級大規(guī)格圓環(huán)鏈在材料方面用 23MnNiCrMo54， 23MnNiCrMo54 和 23MnNiCrMo64 精練鋼，拉伸強度極限 b? ≥1600～ 1800MPa。焊接工藝方面：采用先進的堆焊設備，采用閃光堆焊和退貨加工工藝，成功地解決了堆焊過程中產生的過熱、過燒等 問題。在質量檢測方面，對啦伸斷口利用掃描電纜進行斷口分析；采用圓環(huán)鏈預拉伸強化工藝，極大提高了承載能力和疲勞強度。 形式與幾何尺寸 1985 年某公司率先制造出 38mm 137mm 扁平鏈。扁平鏈就是每根鏈條的平環(huán)仍然是圓環(huán)，而立環(huán)是被“擠壓”的扁平環(huán)。扁平鏈鏈環(huán)滑動工作面積的增大降低了鏈條在槽體上的單位壓力，提高了立環(huán)的抗磨損性能；鏈條高度的降低使其更容易通過鏈輪，而且可以降低裝機功率和輸送機槽體高度?，F代高性能輸送機一般都涉及配套扁平鏈條。 2020 年，某公司有研制處一種寬體扁平鏈，如圖 5 所示。它 是一種高強度、低矮型鏈條，具有以下特點： 13 圖 5 常規(guī)鏈條和新型寬體扁平鏈 ⑴采用這種鏈條可降低刮板鏈高度，從而降低中部槽高度，最終使用采高降低，滿足薄煤層開采。 ⑵采用這種鏈條可以降低使用功率，或在功率不變的情況下，增大工作面的長度，這將極大地減少開拓工作量，減少工作面搬家次數。 ⑶這種鍛造的寬體扁平鏈加大了鏈環(huán)的接觸面積，可在提高鏈環(huán)強度的同時減少磨損，有助于保持鏈環(huán)的剛性。如 42mm 的扁平鏈可以承受 2 855kW 的裝機功率，而 50mm 寬體扁平鏈則可承受高達 3 1000kW 的裝機功率。 智能輸 送機鏈 由于無法準確地預測鏈條的失效，按常規(guī)做法一般都是提早更換鏈條。 2020年某公司與多家科研院所合作，研究開發(fā)一種輸送機鏈在線檢測系統(tǒng)，如圖 6所示。這是一種融合了集成傳感器技術的智能輸送機鏈，它能將鏈條的應力特性實時記錄下來，借助微電子技術裝置，由計算機得出鏈條斷裂前的剩余使用壽命。另外還可以檢測鏈條的預緊力，有利于鏈條在使用壽命期內達到到最佳使用狀態(tài)，提高安全性，避免意外事故。 接鏈環(huán) 接鏈環(huán)有用于平環(huán)的接鏈環(huán)和用于立環(huán)的接鏈環(huán)兩種，近年來一直趨向采用用于立環(huán)的接鏈環(huán)，這樣的接鏈環(huán)在通過鏈輪時不 與鏈輪產生接觸，所以也不會有磨損。 圖 6 智能輸送機鏈 Blockmaster 接鏈環(huán)是一種新型的用于扁平鏈立環(huán)的接鏈環(huán)如圖 7 所示，因其閉合長度極端，安裝時無需松弛鏈條；其設計構思新穎，可雙向安裝，不用考慮輸送方向，也不存在裝反的可能，接鏈環(huán)中部的鎖塊可避免鏈條扭結，同時也提高了接鏈環(huán)的強度，如 42mm 146mm 的 Blockmaster 接鏈環(huán)破斷拉力達2500kN。 14 大功率齒輪傳動裝置 刮板輸送機的傳動特點是低速重載、耐沖擊、體積小但潤滑和散熱差。為了獲得高性能齒輪傳動裝置，需不斷提高產品都涉及水 平和制造水平。 圖 7Blockmaster 接鏈環(huán) 設計水平的提高 提高設計水平首先要提高設計手段，采用先進的設計技術。目前，有些公司開發(fā)了基于載荷和變形的齒輪廓設計計算軟件，在齒輪書籍中采用高變位，對齒跟彎曲應力進行有限元分析，改進齒跟過渡曲線形狀，使齒輪在滿載情況下嚙合狀態(tài)得到極大改善，提高了接觸強度，采用彈性力學和有限元發(fā)對行星齒輪傳動機構進行載荷分析，時均載結構更加科學合理，采用彈性流通動壓潤滑分析技術分析齒輪嚙合區(qū)摩擦發(fā)熱和油膜狀態(tài)。上述先進的齒輪傳動設計的采用，使齒輪設計達到很高的 技術指標。 制造水平的提高 刮板輸送機齒輪多采用表面硬化處理的高級低碳合金鋼材料，硬化工藝有：滲碳、氮化和表面淬火。隨著齒輪傳動功率的增加、體積的相對減小，癡戀接觸應力和齒跟彎曲應力大幅度增加。齒輪材料晶間雜質常成為疲勞裂紋萌生的根源。目前，國際主要刮板輸送機生產廠商廣泛采用真空電爐冶煉的低碳優(yōu)質多合金齒輪鋼。齒輪熱處理采用計算機測控氣氛滲碳裝備，嚴格監(jiān)視爐內溫度、碳勢，控制齒輪裝備主要零件采用數控加工中心制造，加工精度有利大幅度提高，國內外有些公司齒輪制造精度達到相當我國 GB10009588《 漸開線齒輪加工精度》標準 665 級以上。 3 我國刮板輸送機的發(fā)展方向 隨著煤礦集約化礦井生產的發(fā)展，長壁工作面綜采裝備技術也不斷地向高端發(fā)展，以滿足生產能力大、自動化程度高、安全可靠的生產要求。目前，我國刮板輸送機的總體設計和制造水平已接近國外同類機型，但在關鍵元部件壽命、可靠性及創(chuàng)新等方面與國外相比仍有不少差距，尤其是軟啟動、過載保護和鏈條自動張緊裝置等高端技術產品。