李學(xué)有 LI Xue-you

（神華寧夏煤業(yè)集團公司梅花井煤礦，銀川 751400）

（Shenhua Ningxia Coal Industry Group Meihuajing Coal Mine，Yinchuan 751400，China）

0 引言

梅花井煤礦是神華寧夏煤業(yè)集團公司新建大型礦井之一，位居寧夏回族自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)鴛鴦湖礦區(qū)，設(shè)計年產(chǎn)量為1200萬噸，2011年設(shè)計年產(chǎn)量為750萬噸，日輸送量在最高達到2.4萬噸。梅花井煤礦原煤倉上有兩部SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機，原每部輸送能力為750t/h，電機功率為220KW。2010年底又進行了改造，將電機功率改為355KW，每部輸送能力提升為1500t/h。礦井生產(chǎn)至2011年3月，由于刮板鏈、刮板及耐磨板磨損嚴(yán)重，運輸原煤中頻繁出現(xiàn)斷鏈以致于影響生產(chǎn)。該礦于2011年5月份更換了兩部刮板機的刮板、刮板鏈及耐磨板，累計輸送量大約為1000萬噸。根據(jù)集團公司節(jié)能“雙增雙節(jié)”口號要求，經(jīng)現(xiàn)場考察研究，確定了一套減少刮板輸送機的刮板、刮板鏈及耐磨板的方案，現(xiàn)于大家進行共享成果。

1 刮板輸送機刮板、刮板鏈及耐磨板磨損原因分析

1.1 該礦現(xiàn)用SGB1400/220D型雙邊鏈刮板機結(jié)構(gòu)原理

1.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 本產(chǎn)品由傳動部、機頭鏈輪組件、中間槽箱（槽箱內(nèi)耐磨板、刮板鏈和刮板）、機尾鏈輪組件及電液推桿平板閘門等組成。

1.1.2 工作原理 SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機是以YB2-4501-4G電動機為動力源，通過YOXA560型液力偶合器傳遞給M3RSF90型減速器，再由減速器輸出軸通過十字滑塊聯(lián)軸器傳遞給機頭鏈輪組建，由機頭鏈輪帶動刮板鏈和機尾的鏈輪轉(zhuǎn)動，并由刮板鏈連接形成一個封閉的運動系統(tǒng)。在運轉(zhuǎn)中，為防止刮板、刮板鏈磨損中間槽箱，在槽箱上固定耐磨板，當(dāng)耐磨板磨損超限后，進行更換耐磨板，不對中間槽箱更換，方便靈活。如圖1所示SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機中間槽箱底部為承載段，槽箱上部為回空段，中間槽箱底部裝有電液推桿平板閘門，每部刮板輸送機在1號、2號、3號、4號原煤倉上各裝有兩部電液平板閘門，電液推桿平板閘門正對原煤倉上口。刮板輸送機機尾搭接膠帶輸送機，煤矸從刮板輸送機機尾倒料槽卸下后，向機頭運輸，打開中間槽箱底部電液推桿平板閘門，通過電液推桿閘門向煤倉灌煤。

圖1 刮板輸送機結(jié)構(gòu)原理圖示意圖

1.2 刮板、刮板鏈及耐磨板磨損原因分析 如圖2所示，由于刮板與耐磨板、刮板鏈與耐磨板長期做相對滑動運動，再加上外部載荷作用，摩擦力很大，新更換的耐磨板與刮板鏈，經(jīng)過一段時間運行后，刮板鏈與耐磨板接觸部分兩者都被相互磨損，刮板鏈與耐磨板接觸部分圓柱面磨成了平面，耐磨板表面被成一條深槽，如圖3、圖4從現(xiàn)場更換下來的刮板鏈與耐磨板實際照片。這種磨損屬于非正常磨損，正常磨損是刮板與耐磨板之間的磨損，耐磨板摩擦面整體磨損，不會出現(xiàn)深槽。如表1所示，刮板鏈的非正常磨損量是耐磨板正常磨損量的近3倍。

圖2 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

圖3 刮板鏈實拍現(xiàn)場磨損圖

圖4 耐磨板實拍現(xiàn)場磨損圖

2 解決方案

2.1 方案一：調(diào)換上耐磨板磨損部位，增強上耐磨板壽命 由于本型號的刮板輸送機使用下部耐磨板做承載面，在驅(qū)動帶動刮板、刮板鏈運行中，在下耐磨板帶載荷的刮板鏈處于張緊裝置，而上部耐磨板的空載刮板鏈處于松弛狀態(tài)，長久以往上部耐磨板與刮板接觸多，造成上部耐磨板比下部耐磨板磨損較快，上部耐磨板壽命短。因刮板鏈與耐磨板磨損不在耐磨板中線上，當(dāng)上部耐磨板磨損達到量50%時，將上部耐磨板旋轉(zhuǎn)180°，磨損部位調(diào)換，增加了上部耐磨板的使用壽命。

2.2 方案二：堆焊刮板鏈耐磨層、耐磨板磨損深槽 在安裝或更換新刮板時，在刮板磨損部位使用耐磨焊條堆焊一層5mm厚的耐磨層，在增加刮板耐磨的同時，也加高了刮板與刮板鏈連接孔中心高度，減少了刮板鏈與耐磨板的接觸，減少了刮板鏈與耐磨板相互磨損，如圖5所示。當(dāng)耐磨板磨損的深槽達到5mm時，在月度停產(chǎn)檢修時間分別對兩部刮板輸送機上下耐磨板用耐磨焊條進行堆焊，將深溝堆焊與耐磨板表面平直，如圖6所示。定期檢查刮板、耐磨板磨損部位堆焊層，當(dāng)刮板堆焊層小于2mm、耐磨板磨損的深槽達到5mm時進行補焊。這樣使得刮板輸送機的刮板鏈、刮板及耐磨板壽命都不同程度的增加，操作起來又比較方便，堆焊耐磨板不用將其拆卸，堆焊刮板時也不需要將其拆卸，在底鏈堆焊與上耐磨板接觸部位，在上鏈堆焊與下耐磨板接觸部位，再運轉(zhuǎn)調(diào)換上下鏈進行堆焊。

圖5 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

圖6 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

從以上分析方案二比方案一更有效可行，工作量小，帶來效益巨大。方案一只增加了上部耐磨板的使用壽命，未增加刮板鏈及刮板壽命，當(dāng)上耐磨板磨損到一定程度時，將上耐磨板調(diào)轉(zhuǎn)180°，改變上耐磨板與刮板鏈非正常磨損部位，增加刮板輸送機上耐磨板壽命遠遠小于方案二，以下我們只對方案二進行分析計算。

二是鼓勵發(fā)展股份合作模式。由于農(nóng)民對穩(wěn)定收入的偏好，以及如有高投入高收益的企業(yè)參與，農(nóng)民土地經(jīng)營權(quán)所占的股份比例難以確定等原因，推進難度較大。而聯(lián)合體內(nèi)部信息透明，成員彼此信賴，為破解難題創(chuàng)造了新的機會。首先，在發(fā)揮聯(lián)合體內(nèi)部鄉(xiāng)村精英的示范引領(lǐng)作用的同時，還可借助村集體強有力的組織和帶動；其次，抓住當(dāng)前土地經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證到戶、集體經(jīng)營性資產(chǎn)折股量化到戶的契機，引入權(quán)威的第三方專業(yè)評估機構(gòu)，科學(xué)估價入股資源；第三，也是最重要的是重點培育聯(lián)合體的核心龍頭企業(yè)，其良好的市場競爭力是推行“保底收益+按股分紅”分配模式的根本保障。

3 經(jīng)濟實用性的計算

3.1 計算刮板鏈更換標(biāo)準(zhǔn) 已知量：刮板輸送機運行部分單位長度質(zhì)量q0=56.4kg/m，輸送機長度L=89m，輸送能力Q=1500t/h，運行速度μ=0.96m/s，查表得到煤在刮板中間槽中的運行阻力系數(shù)ω=0.6，刮板在中間槽中的運行阻力系數(shù)ω0=0.2。

計算空載段阻力(單位：N)

式中：g——重力加速度，9.8N/kg；L——輸送機長度，89m；q0——刮板輸送機運行部分單位長度質(zhì)量，56.4kg/m；ω0——刮板在中間槽中的運行阻力系數(shù)，0.2。

式中：Q——輸送能力，1500t/h；μ——運行速度，0.96m/s。

重載阻力為（單位：N）：

式中：g——重力加速度，9.8N/kg；L——輸送機長度，89m；q0——刮板輸送機運行部分單位長度質(zhì)量，56.4kg/m；ω0——刮板在中間槽中的運行阻力系數(shù)，0.2；ω——煤在刮板中間槽中的運行阻力系數(shù)，0.6；q——刮板輸送機運行部分單位長度質(zhì)量，434.03kg/m。

各張力點張緊力計算，下部刮板承載，且是一端布置傳動裝置分析，首先計算最小張力點的位置，然后根據(jù)“逐點計算法”進行計算。因一端傳動如圖7所示，故最小張力點在1點，張緊力S1最小，由雙邊鏈查表得1點張緊力為（由機尾張緊裝置引起，單位：N）：

圖7 刮板張緊力分析示意圖

2點張力為（單位：N）：

式中：S1——1點的張緊力，4000N；

Wk——空載段阻力，13838.42N。

考慮到刮板鏈、刮板繞過從動鏈輪時的曲線阻力，曲線阻力時從動鏈輪與刮板鏈、刮板相遇點張力S2的0.05倍取，則3點張力（單位：N）：

4點張緊力S4等于3點張緊力S3與重載段阻力Wzh之和，4點張緊力為（單位：N）：

式中：S3——3點的張緊力，14530.34N；Wzh——重載阻力，239692.34N。

由刮板鏈安全系數(shù)效驗，雙邊刮板鏈抗拉強度安全系數(shù)為：

式中：Sp——為一條刮板鏈的破斷力，先使用的刮板鏈設(shè)計破斷力，850kN；λ——兩條刮板鏈符合分配不均勻系數(shù)，圓環(huán)鏈取0.85；Smax——最大張緊力，取S4=254222.68N。

刮板輸送機在滿載工作時，刮板所受臨街張緊力為：

式中：σ——需用應(yīng)力，（Pa）；Fn——拉伸力，（N）；A——受拉伸的截面積，（m2）。

隨著刮板輸送機刮板鏈磨損，刮板鏈鏈條橫斷面面積減少，刮板鏈實際破斷力也在不斷減小，當(dāng)實際破斷力小于刮板輸送機刮板臨界張緊力時，滿載運行時，就會造型刮板鏈斷鏈現(xiàn)象?，F(xiàn)場我們只能靠測量磨損后刮板鏈面積的方法，確定是否進行更換刮板鏈。

式中：A0——磨損后的刮板鏈斷面面積，（m2）；[σ]——許用應(yīng)力，（Pa）；A——刮板鏈出廠斷面面積，（m2）；Sp0—刮板所受臨街張緊力，254222.68N；Sp——為一條刮板鏈的破斷力，先使用的刮板鏈設(shè)計破斷力，850kN。

當(dāng)現(xiàn)場刮板鏈磨損后斷面面積與原出廠斷面積之比小于73.9%時，就必須進行更換刮板鏈，現(xiàn)場測量計算我礦2011年5月份更換了的刮板鏈以達到了更換標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 經(jīng)濟效益計算 截止2011年5月份我礦更換原煤倉刮板輸送機刮板鏈、刮板及耐磨板，大約累計完成原煤運輸1000萬噸，現(xiàn)場測量更換下來的刮板鏈、刮板及耐磨板磨損量如表1所示。

表1 刮板鏈、刮板及耐磨板磨損對比表（mm）

通過表1磨損量及處理方案的比較：

①耐磨板與刮板鏈之間的非正常磨損是造成耐磨板損壞的主要原因，對耐磨板采用以上解決方案處理后，耐磨板只是正常磨損，使得耐磨板壽命至少增加1倍。節(jié)約耐磨板40.26噸鋼材，按6500元/噸計算，節(jié)約資金6500元/噸×40.26噸=261690元。②對刮板采用以上解決方案處理后，刮板磨損層增加了可磨損量的近3倍，使得耐磨板壽命至少增加3倍。兩部刮板輸送機共有400根刮板，則可節(jié)省資金750元/根×400×3=900000元。③在增加刮板耐磨層的同時，加高了刮板鏈與耐磨板接觸的高度，減輕兩者之間的磨損，刮板鏈的壽命也至少提高1倍。兩部刮板輸送機在用刮板鏈共800掛，連接環(huán)800個，則可節(jié)省資金800元/掛×400×3=960000元。④合計節(jié)約資金：261690元+900000元+960000元=2121690元。

4 結(jié)束語

節(jié)約能源消費、降低能耗標(biāo)準(zhǔn),從經(jīng)濟的角度講,就是要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)、科學(xué)管理、技術(shù)進步和合理有效利用資源等途徑，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，以最少的能源消耗獲取最大的經(jīng)濟效益。本文研究成果正在研究運行階段，節(jié)省資金巨大，甚至都超過以上計算節(jié)約資金，這套方案是值得推廣的一套好方案。

[1]洪曉華主編.礦山運輸與提升（2版）[M].徐州中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005，7（2007，1 重?。?

[2]劉鴻文主編.材料力學(xué)Ⅰ（4版）[M].北京：高等教育出版社，2004，1.

[3]黃吉敏.刮板輸送機的安裝、運轉(zhuǎn)與維護的改進[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2010(07).