祁世棟

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110027）

連采機(jī)是一種適用于短壁開采、回收邊角料的綜合設(shè)備，其具有安全、高效、智能等優(yōu)點(diǎn)，是集截割、裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)、移動(dòng)行走、噴霧降塵于一體的綜合化采掘設(shè)備。

隨著礦山開采的不斷發(fā)展，其他品種的礦產(chǎn)也開始使用機(jī)械化開采替代炮采和挖機(jī)的開采方式，這些礦石物料對(duì)設(shè)備的截割和收料運(yùn)輸能力要求也會(huì)更高。使用連采機(jī)的方式進(jìn)行開采，具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行成本低、效率高等優(yōu)勢(shì)，為客戶普遍接受。

連采機(jī)鏟運(yùn)裝置是物料收集和運(yùn)輸?shù)闹匾考?，主要由鏟板本體、星輪、左右減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)鏈輪軸等組成，是鏟裝物料的基本構(gòu)件，其中減速器帶動(dòng)星輪及刮板鏈將物料運(yùn)輸?shù)胶笈涮自O(shè)備中。在物料較多或者遇到大塊巖石等情況下，鏟板減速器就會(huì)經(jīng)常發(fā)生故障，影響設(shè)備的生產(chǎn)效率。文章就對(duì)此鏟運(yùn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，改進(jìn)鏟運(yùn)驅(qū)動(dòng)裝置，來(lái)延長(zhǎng)連采機(jī)在這些場(chǎng)景下的服務(wù)壽命。

1 連采機(jī)鏟運(yùn)結(jié)構(gòu)

連采機(jī)在截割滾筒截下的煤是通過(guò)鏟板星輪的旋轉(zhuǎn)和運(yùn)輸機(jī)刮板鏈的傳動(dòng)而實(shí)現(xiàn)煤的運(yùn)輸?shù)?。常?guī)結(jié)構(gòu)是鏟板、運(yùn)輸機(jī)一體，即通過(guò)減速器帶動(dòng)兩套動(dòng)力元件，上輸出端帶動(dòng)星輪，側(cè)輸出端帶動(dòng)刮板鏈。如果遇到較大巖石或堆料較多等復(fù)雜的工況時(shí)，鏟板減速器會(huì)經(jīng)常損壞。常規(guī)鏟板減速器雙輸出結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鏟板減速器雙輸出結(jié)構(gòu)

經(jīng)常損壞的是高速端軸承和小錐齒等部位，在一些特殊的工況下，普遍壽命不超過(guò)1年。根據(jù)損壞的部位，在有限空間下也做過(guò)多次的改進(jìn)設(shè)計(jì)，下面對(duì)減速器進(jìn)行計(jì)算與分析。輸入條件：輸入功率P=45kW，輸入轉(zhuǎn)速n=1470r/min，傳動(dòng)比i=36.578。軸承壽命如表1所示，計(jì)算的齒輪強(qiáng)度如表2所示。

表1 鏟板減速器軸承壽命

表2 鏟板減速器齒輪強(qiáng)度

從表2可以看出，在原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行反復(fù)改進(jìn)，始終不能大幅提升鏟板減速器的壽命，輸入端和小錐軸的軸承壽命都在4000h左右，齒輪接觸強(qiáng)度不超過(guò)0.8。如遇到復(fù)雜的工況，減速器會(huì)因頻繁過(guò)載而發(fā)生損壞，和現(xiàn)實(shí)使用的故障現(xiàn)象相符合，滿足不了連采機(jī)對(duì)礦山開采的使用要求。

由于空間結(jié)構(gòu)限制，減速器無(wú)法通過(guò)加大齒輪和軸承的尺寸來(lái)保證減速器的壽命和強(qiáng)度，當(dāng)鏟板減速器堆料較多或大塊巖石卡料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊載荷，對(duì)減速器的沖擊也會(huì)很大，根據(jù)目前的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，鏟板減速器的損壞也在所難免。

2 鏟板減速器改進(jìn)方案

為了大幅度提升鏟運(yùn)減速器的可靠性及使用壽命，將減速器即帶星輪又帶刮板鏈的雙輸出結(jié)構(gòu)，改制成鏟板和運(yùn)輸機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的方式，鏟板減速器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率可適當(dāng)減小，可大幅提高接觸強(qiáng)度和軸承的壽命。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，星輪和刮板各采用37kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，完全滿足礦山等物料的運(yùn)輸強(qiáng)度和要求。將原來(lái)的收料和運(yùn)輸機(jī)獨(dú)立分開驅(qū)動(dòng)，鏟板減速器改為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)星輪，刮板改為機(jī)尾部電機(jī)帶減速器單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。鏟板減速器單輸出結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，刮板單獨(dú)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖2 鏟板減速器單輸出結(jié)構(gòu)圖

圖3 刮板單驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

改進(jìn)為鏟、運(yùn)分開驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)鏟板減速器重新進(jìn)行了計(jì)算。輸入條件：輸入功率P=37kW，輸入轉(zhuǎn)速n=1470r/min，總傳動(dòng)比i=36.578。通過(guò)計(jì)算得出改進(jìn)后的鏟板減速器軸承的壽命如表3所示，改進(jìn)后的鏟板減速器齒輪的強(qiáng)度如表4所示。

從以上改進(jìn)后的鏟、運(yùn)分驅(qū)的方式來(lái)看，鏟板減速器的齒輪強(qiáng)度滿足要求，軸承壽命可達(dá)1.5萬(wàn)h以上；同時(shí)刮板單獨(dú)采用減速器驅(qū)動(dòng)，壽命可達(dá)2萬(wàn)h以上，運(yùn)輸機(jī)減速器的軸承壽命及齒輪強(qiáng)度在這里就不再敘述。

表3 改進(jìn)后的鏟板減速器軸承壽命

表4 改進(jìn)后的鏟板減速器齒輪強(qiáng)度

鏟、運(yùn)分驅(qū)的減速器壽命從原來(lái)的4000h，大幅度提升到目前的1.5萬(wàn)h以上，徹底改變了現(xiàn)有鏟板減速器壽命低的問(wèn)題。通過(guò)設(shè)備在礦山開采的實(shí)際來(lái)看，鏟、運(yùn)分驅(qū)減速器普遍壽命都達(dá)到了5年以上，工作時(shí)間超過(guò)1萬(wàn)h仍然在正常使用，和計(jì)算的壽命情況相符合，能夠滿足礦山開采多樣化的使用要求，可滿足設(shè)備在礦山一個(gè)大修周期的使用。

3 結(jié)論

連采機(jī)的鏟運(yùn)分開驅(qū)動(dòng)方案簡(jiǎn)化了原鏟運(yùn)一體化的結(jié)構(gòu)，提高了減速器的可靠性，延長(zhǎng)了減速器的使用壽命。從應(yīng)用情況來(lái)看，鏟板和運(yùn)輸機(jī)減速器使用壽命都超過(guò)5年，徹底解決了過(guò)去鏟運(yùn)減速器故障頻繁、壽命低的普遍問(wèn)題，為連采機(jī)應(yīng)用到更多的礦山環(huán)境起到了良好的推廣效果。