【正文】 作為支撐我國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略性第一能源的地位不會改變。 我國煤礦采掘機械化自 20 世紀(jì) 50 年代開始發(fā)展。 1990 年統(tǒng)配煤礦的綜合機械化程度只有 %，綜采工作面單產(chǎn)平均 萬 t/a，其中高產(chǎn)的百萬噸工作面只 有 30 余個?！吨袊禾块_發(fā)戰(zhàn)略研究》表明：今后隨著國家經(jīng)濟實力、技術(shù)裝備、人員素質(zhì)的提高，機械化水平必將逐步提高。 綜采技術(shù)是長壁采煤系統(tǒng)、支護、采煤、裝載、運輸及整體推進等作業(yè)全部機械化的生產(chǎn)技術(shù)，在近半個世紀(jì)的發(fā)展歷程中，它創(chuàng)造和保持了多項世界記錄，是當(dāng)今世界最先進的開采 技術(shù)，近幾年在新技術(shù)革命影響的牽動下，正發(fā)生著變革性的進步。綜采設(shè)備是綜采技術(shù)的核心部分，工作面刮板輸送機是關(guān)鍵的綜合設(shè)備之一。 綜采刮板輸送機是綜采工作面的主要配套設(shè)備之一。 總體方案的確定 刮板輸送機按卸載方式可分為：端卸式刮板輸送機、側(cè)卸式刮板輸送機、直彎式刮板輸送機和交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C四種。側(cè)卸式刮板輸送機： 刮板輸送機呈直線形，機頭 部搭在工作面運輸巷轉(zhuǎn)載機上，借助圓弧犁形卸煤板將煤從機頭架主卸載斜板呈 90 度卸到轉(zhuǎn)載機上，這是煤的主流，約占輸煤量的 70%～ 75%；約有 15%～ 20%的煤從副卸載斜板卸到轉(zhuǎn)載機上，這是副流；最后約有 5%～ 15%的粉煤繞過鏈輪通過底部卸入轉(zhuǎn)載機。 直彎式刮板輸送機：它把工作面刮板輸送機與工作面運輸巷轉(zhuǎn)載機連成一體，把工作面的煤直接卸到工作面運輸巷帶式輸送機上，取消了轉(zhuǎn)載機。兩個輸送機的上、下鏈相互交叉穿過，從上向下的順序是輸送機上鏈，轉(zhuǎn)載機上鏈，輸送機下鏈、轉(zhuǎn)載機下鏈。 交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C的特點是機頭架高度比普通側(cè)卸式低，一般可降低 200～ 300mm。結(jié)合自己的設(shè) 計要求和以上各種機型的特點選定為段卸式刮板輸送機。 機頭部是將電動機的動力傳遞給刮板鏈的裝置，它主要包括機頭架、傳動裝置、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 鏈輪組件、盲軸及電動機等組件。機頭架是機頭部支承安裝鏈輪組件、減速器、過度槽等部件的框架式焊接結(jié)構(gòu)，它由左側(cè)板、右側(cè)板和中板用較厚的鋼板焊接制成，有足夠的剛性和強度。機頭架的結(jié)構(gòu)形式分為端卸式和側(cè)卸式兩種類型，本設(shè)計采用端卸式。傳動裝置的布置方式有垂直式和平行式兩種，本設(shè)計采用平行式。由于采用的是單速電動機，所以減速器輸出軸和電動機的連接時聯(lián)軸器選用液力偶合器，而減速器輸出軸與鏈輪軸的連接采用齒輪聯(lián)軸器連接。 綜 采工作面刮板輸送機一般功率較大，多采用機頭和機尾雙機傳動方式。因為機尾不卸載，不需要卸載高度，所以一般機尾部都比較低。 過渡槽是機頭和機尾與中部槽的連接溜槽，分別稱為機頭過渡槽和機尾過渡槽。 中部槽是刮板輸送機的機身，由槽幫鋼、中板等件組成，上槽是裝運 煤炭的承載槽，下槽供刮板鏈返程用。 刮板鏈的結(jié)構(gòu)分為中單鏈、邊雙鏈、中雙鏈和準(zhǔn)邊雙鏈，本設(shè)計根據(jù)需要采用邊雙鏈，其優(yōu)點是：鏈條和連接環(huán)在槽幫鋼的槽內(nèi)運行，刮板的空間較大，能輸送較大的煤塊，這種鏈子的預(yù)緊力較小，運行阻力小，適應(yīng)性強，因此，得到廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)動裝置包括電動機、減速器和液力偶合器，電動機均采用三相異步防爆電動機，減速器已大量采用大功率行星減速器、當(dāng)前多數(shù)刮板輸送機采用液力偶合器作為聯(lián)軸器。鏈輪組件多由牽引鏈輪和盲軸組成。 (2)中間部主要由溜槽和刮板鏈組成，當(dāng)前刮板輸送機的溜槽包括中部槽、過渡槽、開口槽。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 刮板輸送機的型式 按刮板鏈型式分 A、中單鏈型刮板輸送機：刮板上的鏈條位于刮板中心，刮板在中部槽內(nèi)起導(dǎo)向作用。 2能采用長鏈段圓環(huán)鏈，以減少鏈接頭，可靠性高 。 4鏈子不在槽幫的凹槽內(nèi)，而采用兩端形狀與槽幫鋼凹槽相配的刮板，清刮煤粉的效果好，減少運行阻力，在同樣的輸送能力下節(jié)省功率 。 2與雙鏈相比，需用的鏈輪尺寸大，從而增加了機頭和機尾的高度 。 4適用的煤層傾角小（與邊雙鏈比） 。 這種刮板鏈的主要優(yōu)點是：預(yù)緊力小，功率消耗少，適用的煤層傾角較大，煤層較薄以及運送大塊硬煤的效果較好；缺點是兩鏈?zhǔn)芰Σ痪?，不能使用較大的圓環(huán)鏈，強度受到一定的限制 。這種刮板鏈的主要優(yōu)點是：具有中單鏈的基本優(yōu)點，克服了它的部分缺點，與邊雙鏈相比，兩條鏈子受力的不均性要小，適用于重型刮板輸送機，缺點是單位長度重量增加 。它具有邊雙鏈與中雙鏈的優(yōu)點，適用于較寬的中部槽 。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 B、側(cè)卸式刮板輸送機：刮板輸送機呈直線形，機頭部搭在工作面運輸巷轉(zhuǎn)載機上，借助圓弧犁形卸煤板將煤從機頭架主卸載斜板呈 90 度卸到轉(zhuǎn)載機上，這是煤的主流，約占輸煤量的 70%～ 75%；約有 15%～ 20%的煤從副卸載斜板卸 到轉(zhuǎn)載機上，這是副流；最后約有 5%～ 15%的粉煤繞過鏈輪通過底部卸入轉(zhuǎn)載機 。 2 由于弧形板的作用將帶有動量的大塊煤扭轉(zhuǎn) 90 度，使其與轉(zhuǎn)載機運行方向相同后再卸入轉(zhuǎn)載機內(nèi)連續(xù)運行，避免了端卸式煤流要停頓后再起動的能量損失和對輕載機的沖擊，從而降低了轉(zhuǎn)載機的功率消耗，提高了傳動件的可靠性和轉(zhuǎn)載機的使用壽命 。 4由于煤流不在端頭卸載，不需要卸載高度，因而機頭高度可以降下，且伸到工作面運輸巷中，采煤機可以行走到接近機頭，便于自開切口 。 D、交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C：交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C的機頭與轉(zhuǎn)載機的機尾做成一個整體。輸送機機頭上槽的煤通過弧形板轉(zhuǎn)卸入轉(zhuǎn)載機上槽，輸送機下鏈帶回的煤落入轉(zhuǎn)載機下槽，由轉(zhuǎn)載機下鏈帶到機尾輪后翻到上槽運走 。 交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C的特點是機頭架高度比普通側(cè)卸式低，一般可降低 200～300mm。 （三）按中部槽結(jié)構(gòu)分 A、開底式刮板輸送機：開底式刮板輸送機就是中部槽的下槽為敞開式，目前使用較為普遍。 B、封底式刮板輸送機：封底式刮板輸送機就是中部槽的下槽為封閉式。為了便于下鏈的檢查修理，在每隔數(shù)節(jié)中部槽安裝一節(jié)帶檢窗口的中部槽，窗口開在溜槽中部，尺寸以能修換鏈段和連接鏈環(huán)為度，窗口用活動蓋板蓋嚴(yán) 。 D、整體焊接中部槽刮板輸送機：整體焊接中部槽刮板輸送機就是把溜槽兩側(cè)槽幫分別與鏟煤板、擋煤板座焊接在一起，取消溜槽與其附件的連接螺栓，從而減少了 的維修工作量 。 F、鑄造式中部槽刮板輸送機：鑄造式中部槽刮板輸送機就是把中部槽槽幫鋼與鏟煤板、擋煤板鑄造在一起，在焊上中板與底 板，從而實現(xiàn)中部槽無螺栓連接，這種刮板輸送機具有框架式中部槽刮板輸送機的各種優(yōu)點，且減少了大量鋼材的切割與焊接，降低了制造成本 。 B、無鏈牽引采煤機用的刮板輸送機：在輸送機靠擋煤側(cè)裝有齒條或銷軌或鏈軌，采煤機的行走齒輪與其嚙合而實現(xiàn)牽引。其電動機為 四級鼠籠型防爆電動機（同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min），并通過液力偶合器傳動。 B、單速電動機刮板輸送機：配雙速電動機驅(qū)動的刮板輸送機稱為雙速刮板輸送機。專用的控制開關(guān)使電動機用低速繞組起動運轉(zhuǎn)到給定時間斷開低速繞組，間隔 150ms 后接通高速繞組運行，由于雙速電動 機以低速繞組起動，能給出 3 倍以上額定轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩，因而能起動南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 滿載的刮板輸送機。在從低速向高速換接的斷電間隔中，電動機的轉(zhuǎn)速因負載不同下降 50～ 250%r/min，即使是滿載，高速繞組也不是從靜止起動，起動高速繞組的電流也不高。 （六）按承重類型分 A、輕型刮板輸送機：刮板輸送機配套單電動機額 定功率 75KW 以下為輕型刮板輸送機，使用的中部槽寬為 280、 3 4 5 630mm。 C、重型刮板輸送機：刮板輸送機配套單電動機額定功率 132～ 200KW 為重型刮板輸送機，使用的中部槽寬為 7 764 和 830 mm。 （七）按整機適用 條件分 A、緩傾斜中厚煤層刮板輸送機： B、緩傾斜薄煤層刮板輸送機； C、緩傾斜厚煤層大采高刮板輸送機； D、緩傾斜三軟煤層刮板輸送機； E、中厚煤層大傾角刮板輸送機； t F、急傾斜厚煤層水平分段放頂煤及“三下”綜采刮板輸送機。 具有強度較高的中部槽與采煤機和液壓支架配套。根據(jù)刮板鏈的結(jié)構(gòu)不同，可分為中單鏈型、邊雙鏈型、中雙鏈型、準(zhǔn)邊雙鏈型。 在擋煤板側(cè)設(shè)有導(dǎo)向管作為牽引采煤機滑道，或設(shè)有不同型式的齒軌或鏈軌供無南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 鏈牽引采煤機行走。機頭部和機尾部高度為 700 mm，機架長度為 750 mm，便于拆裝運輸。溜槽為封底開天窗結(jié)構(gòu)，減少底鏈摩擦阻力和便于處理掉鏈?zhǔn)鹿?。刮板鏈采用?zhǔn)邊雙鏈（中邊鏈），有利于硬煤和夾矸的運輸。 緩傾斜厚煤層大采高綜采工作面刮板輸送機的結(jié)構(gòu)特點： 為了配合大采高產(chǎn)量大的需要，輸送機向大功率、大輸送量的方向發(fā)展，目前國產(chǎn)刮板輸送機最大功率為 3 400KW，輸送量達 1500 t /h。 中部槽采用框架式、分體式整體焊接式或鑄造式，增加了中部槽 的剛度、強度和可靠程度。 三軟煤層綜采工作面刮板輸送機的結(jié)構(gòu)特點： 采用封底式中部槽與插腿式液壓支架配套，增加與底板的接觸面積，以適應(yīng)與軟底板想適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點。 采用封底溜槽，減少回空鏈的運行阻力和下槽掉鏈?zhǔn)鹿省? 腫部槽采用 M27 高強度螺栓連接，螺栓強度為 390KN。 擋煤板可分成 3個部件組裝，便于拆卸運輸。 低位、中位放頂煤液壓支架 2 臺刮板輸送機，即工作面刮板輸送機和 放頂煤刮板輸送機。低位放頂煤刮板輸送機在支架后部底板上拉移，中位放頂煤刮板輸送機在支架后部架內(nèi)拉移。而且，采煤機可以切割整個工作面運輸巷與回風(fēng)巷巷道斷面，有效得提高采煤工作面端頭開采效率。 刮板輸送機的優(yōu)缺點： 刮板輸送機的優(yōu)點 : 刮板輸送機之所以能在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，是因為它存在著與其它設(shè)備無法相比的優(yōu)點。對環(huán)境的要求不高。 協(xié)作性好。 可彎曲性好。 4) 機身的強度和剛度高，能經(jīng)得住碰撞和沖擊。采用新研制的碳化硼藥皮耐磨堆焊焊條，在礦用刮板輸送機的中部槽中板表面堆焊一層耐磨合金層 ，是中板的強度得到加強，中部槽的使用壽命大幅度提高，使用壽命提高 3倍以上，同時并不增加輸送機的拖動阻力以及刮板與鏈條的南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 磨損。隨著重型刮板輸送機的發(fā)展、裝機功率越來越大，大的刮板輸送機總功率達 2 700=1400KW。刮板鏈質(zhì)量大，刮板與中板摩擦向前推進，物料也通過刮板的阻擋和中板摩擦向前推進，使得電機的 30%多的功率浪費在空載運行上。 2)啟動難。刮板 輸送機在輸送物料的過程中需要較高的啟動力矩，啟動過載系數(shù)通常為 一 ，因此滿載啟動難的問題不能很好地解決。 3)動負荷大。 刮板輸送機圓環(huán)鏈傳動的研究與應(yīng)用特點 刮板輸送機上的標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)鏈自五十年代初期開始采用以來，未見有很大的修 改，雖然對鏈環(huán)的熱處理工藝不斷有小的改進，但對圓環(huán)鏈作為整個系統(tǒng)的一部分研究，尤其是對圓環(huán)鏈傳動中的動載問題的研究，以及由沖擊動載引起的一系列問題尚需做很多的工作。因此，改善工作面運輸條件，對提高產(chǎn)量、加速煤炭工業(yè)的發(fā)展具有極為重要的意義。但在國內(nèi)外，把刮板輸送機的傳動系統(tǒng)作為一個整體去研究它的特性還是很膚淺的，對刮板輸送機的整體作為一個系統(tǒng)研究它的動特性就更少了。圓環(huán)鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動，它即有齒輪傳動的特點，也有帶傳動的特點，但與其比較還有它自身的特點。 c、圓環(huán)鏈傳動能有緩沖 與吸振性能。 e、對環(huán)境適應(yīng)能力強。隨著煤炭工業(yè)機械化的發(fā)展，大功率高效采煤機和長距離、大功率輸送機迅速增加，對大規(guī)格的礦用高強度。因此，研究圓環(huán)鏈傳動對生產(chǎn)實踐具有重要的意義。這樣雖大幅度地提高了生產(chǎn)力，但同時它也帶來了一些問題。目前國內(nèi)刮板輸送機采用限矩型水介質(zhì)液力偶合器近似地作為一種軟起動裝置在廣泛地使用 :但由于偶合器自身的缺陷，雙速電機在刮板輸送機上被迅速推廣使用。安全保護和減小電動機本身尺寸又成為一個問題。各部分加速度的大小以及速度的大小對刮板鏈應(yīng)力波傳播的影響，會導(dǎo)致許多問題。合 理的布置刮板陽間距，不僅能提高輸送能力、降低刮板的數(shù)量、減少設(shè)備投資、減輕對刮板輸送機的運行阻力，同時還能削弱輸送機的共振問題。輸送機為邊雙鏈 。 ??v = ? 取 1v 為 刮板輸送機的阻力計算 可拆卸式刮板輸送機的阻力計算 1：單位長度內(nèi)煤的重量 q ； 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 2 5 0)60( ????? kvvQq = mkg 2：刮板鏈移動阻力： 空段鏈子移動阻力： )s inc o s( 1 ?? ?? fLqW q ? 重段鏈子移動阻力 )s i nc o s()s i n