蔡樹梅

（中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 張家口 076250）

刮板輸送機(jī)作為煤礦井下重要的輸送設(shè)備，已普遍應(yīng)用于大中小型煤礦，刮板鏈則是煤礦井下刮板輸送機(jī)的核心部件，鏈條的張緊程度可直接影響設(shè)備是否運(yùn)行平穩(wěn)，同時(shí)影響鏈輪、槽體以及鏈條本身的壽命。在刮板輸送機(jī)運(yùn)輸過程中，經(jīng)常出現(xiàn)鏈條過度松弛，引起鏈條堆積，需及時(shí)張緊鏈條的情況，目前常用的鏈條張緊方式主要有液壓馬達(dá)與普通電機(jī)點(diǎn)動(dòng)后人工制動(dòng)兩種。張緊鏈條時(shí)需保證運(yùn)行速度、張緊力以及接鏈時(shí)電機(jī)的安全制動(dòng)。目前常用的液壓馬達(dá)緊鏈系統(tǒng)需設(shè)置齒輪減速機(jī)構(gòu)，增大扭矩，拖動(dòng)鏈條，并需要手動(dòng)嚙合與脫開齒輪，為提高緊鏈系統(tǒng)的便捷化、自動(dòng)化、智能化，利用變頻電機(jī)的自身優(yōu)勢，低速啟動(dòng)電機(jī)，并可根據(jù)緊鏈情況適時(shí)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩，平穩(wěn)緊鏈，鏈條張緊過程中，鏈張力不可超過主機(jī)配套過程中設(shè)定的鏈條預(yù)張緊力。

1 緊鏈制動(dòng)系統(tǒng)組成

變頻驅(qū)動(dòng)智能緊鏈制動(dòng)系統(tǒng)主要包括變頻電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、油缸、摩擦組件、彈簧復(fù)位裝置、電控系統(tǒng)等。為適應(yīng)煤礦井下的常規(guī)條件，油缸可采用乳化液作為介質(zhì)，最高耐壓可達(dá)40MPa。聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)可采用梅花型式、柱銷型式或其他型式聯(lián)軸器，便于井下更換。摩擦盤是制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，選用摩擦系數(shù)大，耐溫高的粉末冶金材料，一次粘結(jié)成型，確保整個(gè)摩擦面平面度要求。機(jī)械部分結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。在緊鏈制動(dòng)過程中，監(jiān)控系統(tǒng)可顯示電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)矩，顯示鏈條運(yùn)行速度，顯示鏈條張緊力，判斷鏈條張緊是否適度，鏈條運(yùn)行至接鏈處，自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)電機(jī)軸。液控系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 緊鏈制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)圖

圖2 液控系統(tǒng)圖

2 緊鏈制動(dòng)系統(tǒng)工作原理

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻電機(jī)普遍應(yīng)用于煤礦井下工作面。變頻電機(jī)可通過改變供電電源的頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，利用變頻電機(jī)的調(diào)速特性，可用來進(jìn)行鏈條的張緊動(dòng)作，井下常用電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)速1480r/min，為滿足在緊鏈過程中慢速拉動(dòng)鏈條移動(dòng)，變頻電機(jī)可調(diào)整為約200r/min。以SGZ1000/1710型輸送機(jī)為例，輸送機(jī)常用減速器傳動(dòng)比約30，此時(shí)鏈輪轉(zhuǎn)速為6.6r/min，7齒鏈輪，48×152刮板鏈鏈條運(yùn)行速度約0.23m/s，可滿足鏈條張緊時(shí)的運(yùn)行速度。緊鏈時(shí)，需人工取掉機(jī)械限位銷，將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至約200r/min，設(shè)定合適的鏈條張緊力，啟動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)鏈輪緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)監(jiān)控箱可顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，鏈條運(yùn)行速度，鏈條張力，鏈條張緊力達(dá)到規(guī)定值，電磁閥自動(dòng)開啟，油缸供液，壓緊摩擦盤，壓縮復(fù)位彈簧，電機(jī)制動(dòng)，電機(jī)切斷電源后，此時(shí)進(jìn)行接鏈。接鏈完成，油缸反向供液，松開摩擦盤，彈簧自動(dòng)復(fù)位，推開摩擦盤，裝好機(jī)械限位銷，此時(shí)刮板輸送機(jī)可正常運(yùn)行。

3 制動(dòng)安全系數(shù)計(jì)算

為確保緊鏈后液壓系統(tǒng)能夠安全制動(dòng)，以SGZ1000/1710型輸送機(jī)為例進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算。

3.1 電機(jī)參數(shù)

電機(jī)額定功率P：855kW；額定轉(zhuǎn)速n：1480r/min；減速器傳動(dòng)比i：30

電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩：

一般來說，電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax可達(dá)額定輸出轉(zhuǎn)矩的2.5倍，即電機(jī)最大輸出13793N·m。依據(jù)變頻電機(jī)特性，低速時(shí)可恒轉(zhuǎn)矩輸出，即，在200r/min緊鏈時(shí)，電機(jī)最大仍可輸出13793N·m。

3.2 油缸參數(shù)

為保證油缸在壓緊摩擦盤時(shí)不發(fā)生偏載現(xiàn)象，均布三個(gè)油缸，油缸參數(shù)如下：

額定壓力：31.5MPa；最大壓力Pmax：40MPa；推力T1：61.82kN；拉力L1：22.86kN；工作介質(zhì)：乳化液。

3.3 摩擦盤

摩擦盤選用粉末冶金材料，與鋼質(zhì)基體粘結(jié)加工成型，確保平面度，如圖3所示，摩擦盤技術(shù)參數(shù)如下：

摩擦系數(shù)：0.3±0.05（與鋼材料組成摩擦副）；許用工作溫度：300℃；許用工作壓力：1MPa；能量磨損系數(shù)：1.2×10-6mm3/J。

圖3 摩擦盤

3.4 彈簧

復(fù)位彈簧的作用是在緊鏈完成后，使摩擦盤另一側(cè)脫開，為保證摩擦盤脫開時(shí)平穩(wěn)，并壓縮彈簧軸向尺寸，在摩擦盤一側(cè)均布4組組合彈簧，如圖4所示，確保順利脫開。

圖4 組合彈簧

單個(gè)彈簧在壓縮規(guī)定行程下的壓力值為1.08kN。

綜上所述，在油缸推動(dòng)一側(cè)壓盤制動(dòng)時(shí)，需同時(shí)克服另一側(cè)彈簧的正壓力。計(jì)算電機(jī)制動(dòng)時(shí)摩擦盤的摩擦力：

式中，T1為油缸推力，kN；f為摩擦系數(shù)；N1為彈簧正壓力，kN。

計(jì)算得出，F(xiàn)=37.13kN。

根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)摩擦盤的等效半徑圓，計(jì)算制動(dòng)摩擦力矩約23120N·m，制動(dòng)安全系數(shù)1.67?？纱_保在緊鏈完成后的安全制動(dòng)。

4 結(jié)語

隨著變頻技術(shù)快速發(fā)展，煤礦井下的鏈條張緊環(huán)節(jié)可大大簡化，該系統(tǒng)可完全替代液壓馬達(dá)、手動(dòng)閘盤、單體支柱等緊鏈方式，性能可靠、操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、工作高效。同時(shí)，該項(xiàng)目的有效實(shí)施，滿足當(dāng)前煤礦井下智能化采煤工作面的要求，可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，保障工作面人員安全，降低井下工作面事故率。