【導(dǎo)讀】英語(yǔ)翻譯。technology. 1Technologystatus. Head. 2. Tail

　　

【正文】 術(shù)現(xiàn)狀 機(jī)頭部 隨著綜采工作面的生產(chǎn)能力迅速提高，刮板輸送機(jī)端卸載已經(jīng)難以滿足要求，國(guó)內(nèi)外大運(yùn)量重型刮板輸送機(jī)均采用交叉?zhèn)刃遁d機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)幾代改進(jìn)，在卸載能力、效率、壽命等方面都有了很大的提高。同時(shí)，卸載高度的降低也為綜采配套帶來(lái)了便利。 機(jī)尾 對(duì)于長(zhǎng)運(yùn)距、大功率刮板輸送機(jī)，鏈條張緊需要較大的伸縮行程，目前國(guó)內(nèi)外均采用可伸縮機(jī)尾，并分為手動(dòng)緊鏈系統(tǒng)和 自動(dòng)緊鏈系統(tǒng)。手動(dòng)緊鏈系統(tǒng)是靠人工定時(shí)測(cè)量鏈條張力，伸縮機(jī)尾，所以不能保證鏈條始終處于最佳張緊狀態(tài)；而自動(dòng)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(jī)頭、機(jī)尾驅(qū)動(dòng)鏈輪分離后的鏈道下方安置有張力傳感器，根據(jù)鏈條的實(shí)際張力控制張緊油缸。使用了這種自動(dòng)緊鏈系統(tǒng)，輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)鏈條將始終保持最佳張緊狀態(tài)，延長(zhǎng)了鏈條的使用壽命，縮短了停機(jī)時(shí)間。 鏈輪組件 鏈輪組件是刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵元件，其發(fā)展趨勢(shì)時(shí)提高鏈輪組件的可靠性， 10 提高鏈輪的價(jià)格精度，改進(jìn)熱處理工藝，延長(zhǎng)鏈輪的使用壽命。 圖 1 自動(dòng)張緊系統(tǒng) 目 前鏈輪組件在結(jié)構(gòu)上多采用雙列圓錐滾子軸承，稀油潤(rùn)滑，機(jī)頭和機(jī)尾的鏈輪組件是一樣的，通過(guò)不同的齒輪聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接，在井下更換時(shí)不用拆卸減速器；鏈輪采用高強(qiáng)度合金鋼，吃面淬火硬度達(dá)到 HRC55，有效硬化層深度達(dá) 10mm 以上，使用壽命可達(dá)到 400～ 500 萬(wàn) t 過(guò)媒量。 另外，從鏈輪的齒形上加以改進(jìn)，例如，某公司設(shè)計(jì)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(dòng)整個(gè)載荷。 3 個(gè)輪齒接觸必然會(huì)降低鏈輪和鏈條的磨損，從而延長(zhǎng)鏈輪和鏈條的使用壽命，減小鏈條伸長(zhǎng)率，功率傳輸效率也較高。 軟啟動(dòng)裝置 國(guó) 外先進(jìn)的輸送機(jī)傳動(dòng)裝置多采用軟啟動(dòng)技術(shù)，目前在刮板輸送機(jī)上成功使用的軟啟動(dòng)裝置主要有閥控充液式液力耦合器、 CST 可控啟動(dòng)傳輸系統(tǒng)和交流電機(jī)變頻調(diào)速等。因國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，所以國(guó)產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)采用的軟啟動(dòng)裝置全部為進(jìn)口產(chǎn)品。圖 2 為德國(guó)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(shù)特點(diǎn) ⑴可以實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)的空載啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)； ⑵通過(guò)換水可以實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)的頻繁啟動(dòng)，而不必限制啟動(dòng)頻率； ⑶通過(guò)告便液力耦合器的重也順序可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)驅(qū) 動(dòng)下的負(fù)載平衡； ⑷可以實(shí)現(xiàn)慢速驗(yàn)鏈； 11 ⑸雙腔設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊；功率傳遞部件無(wú)機(jī)械接觸，可靠性高。 ⑹以清水作為工作液，安全方便而且廉價(jià)，可以通過(guò)水管或水箱供水，通過(guò)排液泵管排水，排液壓力由主電機(jī)帶動(dòng)的液力循環(huán)產(chǎn)生，通過(guò)本安型先導(dǎo)組合閥直接對(duì) 水循環(huán)進(jìn)行控制； ⑺在不影響功率傳輸?shù)那闆r下，通過(guò)換水來(lái)散熱。 可控啟動(dòng)傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn) ⑴在任意載荷下可以跟蹤任何啟動(dòng)曲線，加減速度任意調(diào)節(jié)； ⑵相對(duì)調(diào)速型液力耦合器而言，傳動(dòng)效率高； ⑶具有任意條件下的可控停車能力。 ⑷可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)之間高精度 的功率平衡，平衡精度可達(dá) 98%； ⑸對(duì)輸送機(jī)所有機(jī)械、電器系統(tǒng)提供過(guò)載保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)響應(yīng)速度快； ⑹可以上時(shí)間低速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)免俗驗(yàn)鏈； ⑺現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試簡(jiǎn)單，可以很方便地在線進(jìn)行參數(shù)修改與調(diào)試。 交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn) ⑴與其他軟啟動(dòng)方式相比，全部實(shí)現(xiàn)了電器軟啟動(dòng)控制，刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和供電系統(tǒng)得到最大的簡(jiǎn)化； ⑵啟動(dòng)時(shí)間可隨負(fù)載自行調(diào)節(jié)； ⑶實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)滿載及空載的平穩(wěn)啟動(dòng)； ⑷大幅度降低了啟動(dòng)電流，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，減少電網(wǎng)沖擊。 中部槽 中部槽是整個(gè)工作面輸送機(jī)的軀干，其使 用壽命是衡量整機(jī)使用壽命的重要指標(biāo)。目前中部槽多采用∑形斷面槽幫、整體鑄焊封底結(jié)構(gòu)，壽命已達(dá) 1000 萬(wàn)t。為了進(jìn)一步提高使用壽命，國(guó)內(nèi)外主要生產(chǎn)廠商對(duì)中部槽外形、結(jié)構(gòu)及材料等方面有進(jìn)行了大量的研究。如德國(guó)某公司通過(guò)研究和開(kāi)發(fā)，撥那個(gè)在井下對(duì)不同斷面的中部槽進(jìn)行大量試驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)，與∑形斷面槽幫相比，弧形斷面槽幫使刮板與槽幫內(nèi)側(cè)面接觸液力小，從而減小摩擦阻力，降低功率消耗，延長(zhǎng)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(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)有更大的靈活性。每個(gè)槽幫與中部槽中板之間有 2 條焊縫，中部槽一側(cè)的 4 條焊縫中，只有上槽幫內(nèi)側(cè)的 1 條焊縫經(jīng)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(qiáng)度耐磨硬化鋼板，磨損小。在軋制中部槽外側(cè)焊接啞鈴座，不會(huì)減小槽幫的厚度。鍛造啞鈴座的設(shè)計(jì)保證中部槽和啞鈴座不受到破壞，最小破斷強(qiáng)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(shè)計(jì)及磨損輪廓 中部槽的另一種結(jié)構(gòu)形式是上下槽分體重疊式，這種形式可以根據(jù)上下槽受載情況和失效狀況不同進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選材，且上槽更換容易，有利于提高整機(jī)強(qiáng)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(jī)中得到了成功應(yīng)用。 圓環(huán)鏈 圓環(huán)鏈作為刮板輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)，其抗拉強(qiáng)度直接關(guān)系到整機(jī)的可靠性。目前，國(guó)產(chǎn)圓環(huán)鏈最大到φ 42mm 146mm 緊湊鏈，抗拉強(qiáng)度為 2270kN，國(guó)外圓環(huán)鏈最大到φ 48mm 152mm 緊湊鏈，抗拉強(qiáng)度為 3550kN。隨著圓環(huán)鏈尺 寸的不斷增大，中部槽也越來(lái)越高，輸送機(jī)壯美效果隨之下降，回采巷道如果清理不徹底還會(huì)影響推移輸送機(jī)。所以圓環(huán)鏈的發(fā)展方向是提高抗拉強(qiáng)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(qiáng)度，目前國(guó)外 C 級(jí)和 D 級(jí)大規(guī)格圓環(huán)鏈在材料方面用 23MnNiCrMo54， 23MnNiCrMo54 和 23MnNiCrMo64 精練鋼，拉伸強(qiáng)度極限 b? ≥1600～ 1800MPa。焊接工藝方面：采用先進(jìn)的堆焊設(shè)備，采用閃光堆焊和退貨加工工藝，成功地解決了堆焊過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)熱、過(guò)燒等 問(wèn)題。在質(zhì)量檢測(cè)方面，對(duì)啦伸斷口利用掃描電纜進(jìn)行斷口分析；采用圓環(huán)鏈預(yù)拉伸強(qiáng)化工藝，極大提高了承載能力和疲勞強(qiáng)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(dòng)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(guò)鏈輪，而且可以降低裝機(jī)功率和輸送機(jī)槽體高度。現(xiàn)代高性能輸送機(jī)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(qiáng)度、低矮型鏈條，具有以下特點(diǎn)： 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(kāi)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(zhǎng)度，這將極大地減少開(kāi)拓工作量，減少工作面搬家次數(shù)。 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(qiáng)度的同時(shí)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(jī)功率，而 50mm 寬體扁平鏈則可承受高達(dá) 3 1000kW 的裝機(jī)功率。 智能輸 送機(jī)鏈 由于無(wú)法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)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(kāi)發(fā)一種輸送機(jī)鏈在線檢測(cè)系統(tǒng)，如圖 6所示。這是一種融合了集成傳感器技術(shù)的智能輸送機(jī)鏈，它能將鏈條的應(yīng)力特性實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，借助微電子技術(shù)裝置，由計(jì)算機(jī)得出鏈條斷裂前的剩余使用壽命。另外還可以檢測(cè)鏈條的預(yù)緊力，有利于鏈條在使用壽命期內(nèi)達(dá)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(lái)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(guò)鏈輪時(shí)不 與鏈輪產(chǎn)生接觸，所以也不會(huì)有磨損。 圖 6 智能輸送機(jī)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(zhǎng)度極端，安裝時(shí)無(wú)需松弛鏈條；其設(shè)計(jì)構(gòu)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(jié)，同時(shí)也提高了接鏈環(huán)的強(qiáng)度，如 42mm 146mm 的 Blockmaster 接鏈環(huán)破斷拉力達(dá)2500kN。 14 大功率齒輪傳動(dòng)裝置 刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)特點(diǎn)是低速重載、耐沖擊、體積小但潤(rùn)滑和散熱差。為了獲得高性能齒輪傳動(dòng)裝置，需不斷提高產(chǎn)品都涉及水 平和制造水平。 圖 7Blockmaster 接鏈環(huán) 設(shè)計(jì)水平的提高 提高設(shè)計(jì)水平首先要提高設(shè)計(jì)手段，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)。目前，有些公司開(kāi)發(fā)了基于載荷和變形的齒輪廓設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，在齒輪書(shū)籍中采用高變位，對(duì)齒跟彎曲應(yīng)力進(jìn)行有限元分析，改進(jìn)齒跟過(guò)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(qiáng)度，采用彈性力學(xué)和有限元發(fā)對(duì)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行載荷分析，時(shí)均載結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，采用彈性流通動(dòng)壓潤(rùn)滑分析技術(shù)分析齒輪嚙合區(qū)摩擦發(fā)熱和油膜狀態(tài)。上述先進(jìn)的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的采用，使齒輪設(shè)計(jì)達(dá)到很高的 技術(shù)指標(biāo)。 制造水平的提高 刮板輸送機(jī)齒輪多采用表面硬化處理的高級(jí)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(dòng)功率的增加、體積的相對(duì)減小，癡戀接觸應(yīng)力和齒跟彎曲應(yīng)力大幅度增加。齒輪材料晶間雜質(zhì)常成為疲勞裂紋萌生的根源。目前，國(guó)際主要刮板輸送機(jī)生產(chǎn)廠商廣泛采用真空電爐冶煉的低碳優(yōu)質(zhì)多合金齒輪鋼。齒輪熱處理采用計(jì)算機(jī)測(cè)控氣氛滲碳裝備，嚴(yán)格監(jiān)視爐內(nèi)溫度、碳勢(shì)，控制齒輪裝備主要零件采用數(shù)控加工中心制造，加工精度有利大幅度提高，國(guó)內(nèi)外有些公司齒輪制造精度達(dá)到相當(dāng)我國(guó) GB10009588《 漸開(kāi)線齒輪加工精度》標(biāo)準(zhǔn) 665 級(jí)以上。 3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的發(fā)展方向 隨著煤礦集約化礦井生產(chǎn)的發(fā)展，長(zhǎng)壁工作面綜采裝備技術(shù)也不斷地向高端發(fā)展，以滿足生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、安全可靠的生產(chǎn)要求。目前，我國(guó)刮板輸送機(jī)的總體設(shè)計(jì)和制造水平已接近國(guó)外同類機(jī)型，但在關(guān)鍵元部件壽命、可靠性及創(chuàng)新等方面與國(guó)外相比仍有不少差距，尤其是軟啟動(dòng)、過(guò)載保護(hù)和鏈條自動(dòng)張緊裝置等高端技術(shù)產(chǎn)品。