1、2010年第3期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION機械與電子科技信息綜采工作面重型刮板輸送機中部槽的設計鄭天剛（神華寧煤集團建井工程處寧夏銀川751400）【摘要】簡述了綜采工作面重型刮板輸送機對中部槽的可靠性要求。以SGZ1000/3x700型工作面刮板輸送機中部槽為例，詳細介紹了中部槽的設計原理。在此基礎上，綜合分析了中部槽的結構特點及材質選用時應注意的問題，最終為我國綜采工作面重型刮板輸送機中部槽的開發(fā)設計提供參考?！娟P鍵詞】刮板輸送機；中部槽； 高可靠性0引言隨著我國長壁綜采工作面裝備向大生產(chǎn)能力大、機電一體化和安全可靠的方向發(fā)展及對工作面刮板輸送機

2、要求的提高，我國自行研制的滿足一井一面或一礦一面的大規(guī)格工作面刮板輸送機已不能滿足煤炭企業(yè)集約化生產(chǎn)的要求，為此我們開發(fā)設計了SGZ1000/3×700型刮板輸送機，根據(jù)總體設計，該機裝機功率為3×700kW ，采用48×152扁平鏈，鏈速1.41m/s,設計長度300m, 小時運量3500t 。中部槽是工作面刮板輸送機的易損件, 在井下惡劣的工作環(huán)境中, 既要承受采煤機牽引力、切割反力、重力, 又要承受液壓支架的推溜力及拉架力, 還要清理工作面浮煤，其結構的合理性、質量的穩(wěn)定性直接影響著刮板輸送機整機的壽命、可靠性和綜采作業(yè)配套性。該機中部槽設計過煤量為1000

3、萬噸, 槽間連接強度3600千牛，槽寬可根據(jù)生產(chǎn)要求選用1米或1.2米。為保證上述要求, 不僅需要合理確定中部槽斷面尺寸和槽間連接型式, 還應正確選取各零件材質以及采取必要的工藝保證措施。煤機可以順利通過彎曲段，又不使水平彎曲段長度過長而影響采煤機割煤效率。1.2中部槽高度h 和寬度b 的確定中部槽高度h 主要取決于其上下槽容納刮板鏈的空間分配以及各受力、受磨損部位的強度、抗磨壽命要求，同時在總體配套中還應考慮滿足采煤機切割臥底量的要求。為保證過煤量1000萬噸的要求，中部槽中板采用40mm 厚的高強度耐磨板，槽幫為鑄造槽幫，其上下緣受磨損部位不小于30mm ，由于中部槽封底并采用48

4、5;152扁平鏈，則下槽高度應比刮板鏈至少高15mm ，以減小下鏈運行阻力。同時考慮到抗拉強度達3600kN 的連接啞鈴座所需空間，中部槽高度確定為352mm 。中部槽寬度b 主要決定于刮板輸送機輸送能力（過煤斷面）、中部槽抗推移的剛度及液壓支架空頂距要求等因素。該機中部槽采用封底結構，鑄造槽幫、中板及封底板組焊成堅實的框架結構，具有足夠的抗推移的剛度，支架空頂距要求已在總體配套中有所考慮，故中部槽寬度b 就只決定于中部槽過煤斷面F 。過煤斷面F =2Q S=0.87m11.1中部槽結構尺寸的確定中部槽長度l 以及允許的水平彎曲角度和垂直彎曲角度的確定這是由綜采配套所決定的刮板輸送機的三個參數(shù)

5、。該刮板輸送機用于中厚煤層以上的開采運輸, 鑒于穩(wěn)定性等原因, 與之相配套的液壓支架寬度通常為1750mm, 故該機中部槽的長度l 也應為1750mm 。與之配套的采煤機采用銷排式齒軌牽引, 為保證采煤機在彎曲鋪設且彎曲狀況不斷變化的工作面刮板輸送機中部槽上可靠運行, 采煤機要求銷排軌間水平轉角不大于1.2度, 垂直轉角不大于3.5度, 而采煤機銷軌安裝在輸送機中部槽上，故中部槽水平彎曲角度應在1.2度以內(nèi), 垂直彎曲角度應在3.5度以內(nèi)。對中部槽來說, 水平彎曲角度和垂直彎曲角度越小越好, 這樣可以降低由刮板鏈在槽內(nèi)通行對其造成的磨損，但從刮板輸送機可彎曲性要求來說, 水平彎曲角度和垂直彎曲

6、角度越小, 將分別導致工作面刮板輸送機彎曲段長度越長，進而降低采煤機開切口作業(yè)效率和影響中部槽對工作面底板起伏變化的適應性。中部槽長度l 和水平彎曲角度都參與輸送機彎曲段長度L KP 的計算，如圖1所示。a 為中部槽推移步距。式中：Q S 刮板機輸送能力，t/h；取3500t/h；V 刮板鏈速，m/s；取1.41m/s；松散煤密度，t/m；0.88t/m輸送機溜槽裝滿系數(shù)，取0.9。由此可知，在滿足小時輸送能力3500t/h、鏈速1.41m/s的條件下，中部槽過煤斷面F 應0.87m 。根據(jù)該中部槽運輸中形成的可運走的裝煤高度900mm, 可知中部槽寬度應967mm, 故取槽寬為1000mm.

7、 當槽寬為1000mm 時，可運走的裝煤高為870mm ，滿足運輸機輸送能力的要求。中部槽的斷面圖如圖2所示。233圖2中部槽斷面圖圖1彎曲段曲率半徑中部槽水平彎曲段長度綜合考慮煤層賦存狀況和可能的綜采配套設備，該刮板輸送機用于綜采工作面的典型配套斷面如圖3所示。R l 2sin (1）彎曲段長度L kp 姨4aRa(21JOY 6LS5型采煤機2刮板輸送機3DBT2550/55002x4319-1750液壓支架由式（1）、（2）可知，在確定的中部槽長度l 和中部槽推移步距a 的情況下，隨減小，則彎曲段曲率半徑和彎曲段長度L kp 隨之增大。所以必須選擇合適的水平彎曲角度和垂直彎曲角度，既要保

8、證采圖3典型配套截面圖110科技信息機械與電子SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 2010年第3期1.3中部槽水平彎曲角度和垂直彎曲角度的驗證中部槽寬度b 和高度h 按上述要求確定后，尚需驗證在此結構尺寸下中部槽水平彎曲角度和垂直彎曲角度是否滿足設計規(guī)定值1=arctg l 1=3.486°，如圖8所示。2式中:K 2啞鈴至回轉支撐點距離，197mm ；中部槽向上垂直轉角的要求，即1.2°, 3.5°。由于工作面刮板輸送機兩中部槽之間能在限定范圍內(nèi)沿水平和垂直方向相對回轉，才使工作面刮板輸機具有可彎曲性成為煤礦井下長壁工作面不可

9、取代的運輸設備。當然，兩中部槽之間可相對回轉彎曲的角度必須限定在相關的作業(yè)機械、尤其是采煤機所規(guī)定的范圍內(nèi)才能保證綜采正常進行。經(jīng)強度校核，該機中部槽采用啞鈴連接。如圖4所示，兩相鄰中部槽間在正常對接而無相對回轉彎曲情況下，啞鈴承載雙翼間的距離l 1與槽幫兩啞鈴座之間的距離l 2之差大于零即l =（l 1l 2）0是構成兩槽間可水平、垂直相對回轉彎曲的必需條件。至于可回轉彎曲角度的大小，那就要取決于該差值l 與回轉支撐點的距離。設水平回轉角度為, 啞鈴中心至水平回轉支撐點的距離為K, 如圖5所示, 則得:2=arctg l 1=3.35°，如圖9所示。3式中:K 3啞鈴至回轉支撐點距

10、離，205mm ；2結構特點與材質綜采工作面刮板輸送機中部槽由擋板槽幫、鏟板槽幫與中板組焊成的基本鏈道構架上加焊封底板和左右軌座等組成。擋板槽幫、鏟板槽幫與中板、封底板構成刮板鏈的運行通道，決定著中部槽的使用壽命，槽幫兩端的連接形式和強度決定了相鄰中部槽間的可彎曲性能和保證連接的可靠性。同時鏟板槽幫的鏟板、左右軌座和安裝于軌座上的采煤機牽引銷排軌一起，構成采煤機割煤運行的軌道和支撐。擋板槽幫通過其耳板與液壓支架相連接，得以實現(xiàn)推溜、拉架等綜采循環(huán)作業(yè)。由此可以看出，正是工作面刮板輸送機把采煤機和液壓支架有機地連接在一起，才得以實現(xiàn)綜采工作面循環(huán)作業(yè)。它須經(jīng)受推、拉、壓彎等各種負荷和長時磨損，其

11、作業(yè)條件十分復雜和惡劣，因此中部槽的結構、零部件選材始終是工作面刮板輸送機首先要解決的問題。2.1為了保證中部槽具有足夠的強度和剛度，中部槽采用鑄造焊接封底式結構。擋板槽幫和鏟板槽幫整體鑄造。中板為100公斤級厚40mm 的耐磨板；封底板為7080公斤級厚30mm 的耐磨板；鑄造槽幫材質強度達670740N/mm，硬度達HB260以上，調(diào)質處理。中板、槽幫與封底板采用相應材質的焊絲經(jīng)所要求的氣體保護焊接組成框架結構。當然，焊接前應噴砂除銹，焊接部位應預熱100150。22中部槽每隔6節(jié)標準槽設有一節(jié)帶檢查門的觀察槽，觀察槽采用中板抽拉結構，結構簡單可靠，可避免因天窗板固定不牢固而造成刮板鏈刮卡

12、事故，且可以根據(jù)實際工況雙向抽拉，操作簡便，維護時，工人可完全接近底部鏈道；23中部槽間采用高強度鍛造啞鈴聯(lián)接，啞鈴座和啞鈴設計采用三維建模并通過有限元分析計算，保證啞鈴座強度高于啞鈴強度；24鑒于綜采工作面三機（刮板輸送機、采煤機與液壓支架）配套作業(yè)方式，為利于刮板輸送機隨采煤機割煤運行而逐節(jié)向煤壁推移，同時保證工作面刮板輸送機保持直線鋪設，設計中對擋、鏟板側槽幫長度及兩個方向的水平彎曲角度作了不同的規(guī)定；25本著刮板鏈與采煤機各行其道的原則，機頭、尾各設計有3節(jié)變線槽，既降低了機頭尾過渡槽中板升角，又保證采煤機在機頭、尾處正常割煤和臥底；26為保證采煤機能正?？缭匠蚀怪睆澢鸂钿佋O于工作面底

13、板上的中部槽，中部槽左右銷排軌座（俗稱元寶座）上的長孔均設計成向各自外側偏移，以便彌補因中部槽垂直彎曲鋪設因在銷排軌座連接孔處造成的誤差。2圖4啞鈴連接圖圖5回轉示意圖兩槽間水平回彎曲角=arctg l(3）根據(jù)啞鈴至兩槽相應的相對回轉彎曲支撐點的距離和l 就可由式(3求得相鄰中部槽向煤壁側轉角1和向老塘側轉角2。中部槽向煤壁側水平轉角1=arctg l 1+2=0.7°，如圖6所示。1式中:l 1擋板槽幫側可拉開間隙，12mm ；K 1啞鈴至回轉支撐點的距離，1140mm ；圖6向煤壁側最大轉角中部槽向老塘側水平轉角2=arctg l 2-2=1.2°，如圖7所示。1式中

14、:l 2鏟板槽幫側可拉開間隙，26mm ；3結語圖7向老塘側最大轉角這里，向煤壁側水平轉角1小于向老塘側水平轉角2，主要考慮便于刮板機中部槽隨著采煤機運行而逐節(jié)向煤壁方向推移，同時利于保證刮板輸送機沿水平方向保持直線鋪設。對于兩中部槽向垂直方向回轉彎曲來說，回轉支撐點發(fā)生在槽幫的上下緣外側，如圖8、圖9所示，故啞鈴至回轉支撐點的距離K 發(fā)生了變化，此時，中部槽向下垂直轉角中部槽設計是綜采工作面刮板輸送機尤其是諸如SGZ1000/3*700型用于集約化生產(chǎn)工作面的工作面刮板輸送機設計中的重要環(huán)節(jié)。設計中除正確選材以滿足高強度、高耐磨性的要求外，結構尺寸的設計也是保證工作面刮板輸送機滿足綜采配套要求、按預定強度壽 命指標可靠運行的重要條件，為此，本文從結構尺寸設計及主要件材質的