武昆昆

(山西晉煤集團 金鼎煤機礦業(yè)有限責(zé)任公司,山西 晉城 048006)

1 技術(shù)背景及現(xiàn)狀

目前，SGB620/40T刮板機(通常也叫40T刮板機)在煤礦中使用極其普遍，大型煤礦多用于機械化開拓和掘進，小型煤礦主要用于掘進和采煤。刮板機在使用過程中需要不斷地延伸、縮短，因此就需要不斷地拆鏈、接鏈。而傳統(tǒng)的接鏈方式特別危險，存在安全隱患。傳統(tǒng)的接鏈方式是：當溜槽對接好后，將刮板鏈從后往前連接，將最后一個接頭傳遞到刮板機機頭用卡鏈器夾緊上鏈；然后給輸送機送電，通過電機反轉(zhuǎn)的方式將底鏈帶到鏈輪上面，電機點動與減速器制動輪配合使用，把多余的鏈傳遞到機頭，去除多余的鏈后用接鏈環(huán)把鏈接起來。接鏈環(huán)接鏈時必須是點動電機的司機和減速器制動輪的操作人員與負責(zé)接鏈的工作人員相互密切配合，負責(zé)接鏈的工作人員兩手各抓鏈的一頭，即一手抓接鏈環(huán)，另一手抓另一頭鏈環(huán)，鏈環(huán)必須立起來，當制動輪松開時必須是正好點動電機，接鏈環(huán)正好此時插入立環(huán)，負責(zé)接鏈的工作人員的手必須在電機斷電前松開。由于電機不能點動時間太長，否則容易拉壞卡鏈器，造成鏈環(huán)射起來傷人，如果電機點動時間短，負責(zé)接鏈的工作人員還沒有松開手，常常會將手的大拇指夾在立環(huán)和接鏈環(huán)之間切斷大拇指，造成終身遺憾。因此，對SGB620/40T刮板機機頭進行改造勢在必行。

2 具體的改造內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)點

2.1 改造前、后的SGB620/40T刮板機機頭

圖1為改造前的標準SGB620/40T刮板機機頭。

對標準SGB620/40T刮板機的機頭架、過渡槽進行改造，重新設(shè)計機頭底座、滑動槽、固定槽，機頭部中的鏈輪、舌板、撥鏈器及驅(qū)動裝置連接尺寸不變。改造后的機頭架下方設(shè)有機頭底座，且機頭架滑動于機頭底座上，機頭架與滑動槽固定，固定槽與機頭底座固定，滑動槽和固定槽插接且相對滑動，機頭架與其后側(cè)的機頭底座之間設(shè)有與兩者固定且前后放置的油缸。工作時，根據(jù)煤礦井下生產(chǎn)的需求，通過控制油缸的伸縮，進而控制機頭架的伸縮，解決了因拆鏈、接鏈造成的安全隱患問題。改造后的SGB620/40T刮板機機頭如圖2所示。

圖1 改造前的標準SGB620/40T刮板機機頭

圖2 改造后的SGB620/40T刮板機機頭

2.2 技術(shù)關(guān)鍵點

(1) 由油缸推拉實現(xiàn)機頭伸縮，需要計算選擇合適的油缸。

(2) 在機頭架下方設(shè)有機頭底座，機頭架與底座要相對滑動，相對滑動的接觸面必須保證加工精度。另外，將機頭架抬高才能使得機頭架在機頭底座上滑動，以便于更好地與另外一部SGB620/40T刮板機進行搭接卸料，機頭架抬高的角度由機頭底座決定，設(shè)計時機頭底座抬高角度α=6°。

(3) 機頭架下方由于設(shè)有機頭底座，就需要設(shè)計過渡槽與之相適應(yīng)，并與中部槽連接，保證刮板鏈在連接處順利通過。

3 具體的改造設(shè)計

3.1 推移油缸計算選型

SGB620/40T刮板機的電機功率為40 kW，電機轉(zhuǎn)速n=1 470 r/min，減速器速比i=24.564，刮板機設(shè)計長度L=100 m，刮板機運量Q=150 t/h，刮板鏈條鏈速v=0.86 m/s，刮板鏈規(guī)格(邊雙鏈)為Φ18×64 mm，刮板鏈條每米重量q0=18.4 kg/m，刮板機傾角β=0°。

3.1.1 刮板機運行阻力的計算

刮板機單位長度上貨載質(zhì)量q為：

q=Q/(3.6v).

(1)

將數(shù)值代入式(1)計算得：q=48.45 kg/m。

刮板機有載分支的基本運行阻力WZh(kN)為：

WZh=(q×ω+q0×ω′)L×g×cosβ+(q+q0)L×g×sinβ.

(2)

其中：g為重力加速度，g=9.8 m/s2；ω為物料在溜槽中移動的阻力系數(shù)，物料為煤時ω=0.6；ω′為刮板鏈條在有載分支溜槽中移動時的阻力系數(shù)，ω′=0.4；q0為刮板鏈條每米重量，q0=18.4 kg/m。

將數(shù)值代入式(2)計算得：WZh=35.7 kN。

刮板機無載分支的基本運行阻力WK(kN)為：

WK=q0×ω″×L×g×cosβ.

(3)

其中：ω″為刮板鏈條在無載分支溜槽中移動時的阻力系數(shù)，當?shù)撞鄯獾讜rω″=0.3～0.4，當?shù)撞鄢ǖ讜rω″=0.5～0.95，本設(shè)計取ω″=0.95。

將數(shù)值代入式(3)計算得：WK=17.13 kN。

刮板機彎曲時有載分支運行阻力WZh′和無載分支運行阻力WK′分別為：

WZh′=K1×WZh.

(4)

WK′=K1×WK.

(5)

其中：K1為刮板機彎曲運行時附加阻力系數(shù)，K1=1.1。

將數(shù)值代入式(4)、式(5)計算得：WZh′=39.27 kN，WK′=18.84 kN。

刮板機運行總阻力W為：

W=K2×(WZh′+WK′).

(6)

其中：K2為刮板鏈條繞上頭部、尾部鏈輪回轉(zhuǎn)時的附加阻力系數(shù)，K2=1.08～1.1，本設(shè)計取K2=1.09。

將數(shù)值代入式(6)計算得：W=63.34 kN。

3.1.2 刮板機鏈條張力的計算

圖3為機頭部單驅(qū)動時鏈條張力示意圖。刮板鏈條主動鏈輪繞出點1的張力S1為最小張力點，用來保證機頭鏈輪下的鏈條下垂不大于2個環(huán)節(jié)距，刮板鏈為單鏈時S1=2 kN～3 kN，雙鏈或重型時S1=4 kN～6 kN，本設(shè)計S1=Smin=5 kN。則刮板鏈條由從動鏈輪繞入點2的張力S2=S1+WK′=5+18.84=23.84 kN，刮板鏈條由從動鏈輪繞出點3的張力S3=1.06×S2=1.06×23.84=25.27 kN，刮板鏈條由從動鏈輪繞入點4的張力S4=S3+WZh′=25.27+39.27=65.54 kN=Smax。

3.1.3 機頭部重力的分力

機頭的重力在推移油缸方向上的分力F分為：

F分=G×9.8×sinα.

(7)

其中：G為機頭部的重量,G=4 581.33 kg。將數(shù)值代入式(7)計算得：F分=4.69 kN。

圖3 機頭部單驅(qū)動時鏈條張力示意圖

3.1.4 推移機頭所需要克服的力

推移油缸所需的最小推力F為：

F=S1+S4+F分=5+65.54+4.69=75.23 kN.

(8)

根據(jù)式(8)，機頭選擇兩個推力為40 kN的油缸作為推移動力，油缸型號為DG-J80C-E1E。

3.2 過渡槽的改造

過渡槽是聯(lián)接機頭架和中部槽的重要部件，在機頭架下方設(shè)有機頭底座，使機頭架在機頭底座上滑動，另外還要保證機頭卸料處還能搭接另外一部SGB620/40T刮板機，所以機頭底座的滑動面與水平面呈一定角度。過渡槽如果按照機頭改造后的抬高角度顯然無法與中部槽聯(lián)接，在原先過渡槽(如圖4所示)上增加滑靴(如圖5所示)，滑靴與地面接觸為線接觸，適應(yīng)井下底板的各種情況，增大過渡槽的適應(yīng)能力。

圖4 改造前的過渡槽(標準)

圖5 改造后的過渡槽

3.3 機頭部

如圖2所示，機頭部由驅(qū)動、機頭架、滑動槽、固定槽、機頭底座、伸縮油缸、鏈輪等組成。改造后機頭的固定槽與機頭底座通過螺栓固定，機頭架與滑動槽焊接在一起，將滑動槽與固定槽插接。伸縮油缸的一端固定在機頭底座，一端固定在滑動槽上，當伸縮油缸作用時，就會使插接在一起的滑動槽與固定槽產(chǎn)生相對滑動，從而實現(xiàn)機頭的伸縮。

4 結(jié)語

通過本次改造，使SGB620/40T刮板機實現(xiàn)了機頭伸縮，解決了現(xiàn)有刮板機拆鏈、接鏈時存在安全隱患的問題，同時降低了工人的勞動強度，提高了煤礦井下煤炭、矸石的運輸技術(shù)水平。