李雪松

（上海大屯能源股份有限公司拓特機(jī)械制造廠，上海 200000）

1 概述

我國是煤炭生產(chǎn)大國，綜合機(jī)械化采煤是我國當(dāng)前乃至相當(dāng)長一個(gè)時(shí)期的主要采煤手段，煤礦綜采技術(shù)是現(xiàn)代煤礦的重要標(biāo)志，因此，如何加強(qiáng)煤礦綜采的效率及現(xiàn)有資源利用的最大化、投資比的高效性，加強(qiáng)煤礦綜采管理對煤礦企業(yè)的發(fā)展，有著極其重要的意義。

給煤機(jī)是綜合機(jī)械化（落煤、運(yùn)煤、支護(hù)頂板）采煤工作面輔助運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，是煤炭生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效的重要技術(shù)裝備之一，在綜合機(jī)械化采煤設(shè)備當(dāng)中占有舉足輕重的地位。因此，通過給煤機(jī)在制造過程及用戶實(shí)際工作中出現(xiàn)的缺陷及問題，對原有的給煤機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，這對提高其安全性能和使用壽命有著十分重要的意義。

2 K4 給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及工作環(huán)境

2.1 K4給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)組成。往復(fù)式給煤機(jī)一般由四部分組成，主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置平臺(tái)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、左右框架。不同類型的給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)略有差異，以K4往復(fù)式給煤機(jī)為例，其驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、柱銷聯(lián)軸器、減速器組成；K4往復(fù)式給煤機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 K4往復(fù)式給煤機(jī)結(jié)構(gòu)

2.2 K4給煤機(jī)的工作原理。給煤機(jī)主要用于煤礦井下固定帶式輸送機(jī)巷道煤倉下口、將原煤或物料連續(xù)均勻落到帶式輸送機(jī)上。往復(fù)式給煤機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、底板組件、底板架、斜板組件、傳動(dòng)裝置平臺(tái)、漏斗、閘門、托輪、H支架等組成。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后經(jīng)柱銷聯(lián)軸器、減速機(jī)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)拖動(dòng)具有斜度的底板在托滾上作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)装逭袝r(shí)，將煤倉和槽形機(jī)體內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端；底板逆行時(shí)，槽形機(jī)體內(nèi)的煤被機(jī)體后部的斜板擋住，底板與煤之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，機(jī)體前端的煤自行落下。從而把煤或其它磨琢性小,粘性不大的松散粒狀,粉狀物料從給料設(shè)備中均勻地卸到受料設(shè)備中。它可以有效地提高工作面采掘設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮運(yùn)輸系統(tǒng)的潛力，保證連續(xù)均衡生產(chǎn)。

3 傳統(tǒng)給煤機(jī)的缺陷

3.1 整機(jī)采用封閉式框架結(jié)構(gòu)制作，雖然大大提高了機(jī)架的剛度和堅(jiān)固性能，但是安裝、維修拆卸困難。

3.2 減速器采用國產(chǎn)加速器傳動(dòng)齒輪材料強(qiáng)度差、使用周期短、更換維修頻繁。

3.3 底板、斜板選用鋼板厚度薄(10-12mm)，隨著過煤量的增加，磨損嚴(yán)重；放煤時(shí)受煤塊頻繁沖擊砸壓，發(fā)生變形、彎曲。連接螺栓尺寸小M12），穩(wěn)定型差，給煤機(jī)震動(dòng)大。

4 給煤機(jī)主要部件的優(yōu)化和改進(jìn)

4.1 減速器的改進(jìn)。我廠長期采用已定型的國產(chǎn)減速器，箱體輸出端帶有固定法蘭盤、“O”形圈密封，安裝非常方便。

國產(chǎn)減速器是針對本給煤機(jī)的專用定型產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)很完善、經(jīng)過幾十年全國各礦區(qū)大范圍的使用、發(fā)揮了很好的作用，但與進(jìn)口減速器相比、它的傳動(dòng)齒輪材料強(qiáng)度差、工藝性及制造精度低、易漏油、使用周期短、三年左右便要更換或維修，影響工作面生產(chǎn)……進(jìn)口減速器就克服了這些不足。

優(yōu)化后電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YBK3-200L1-6,選配柱銷軸器。重新設(shè)計(jì)連接罩、通過連接罩兩端的法蘭止口把電機(jī)、減速器聯(lián)為一體。減速器要求速比為i=15.75,選用了flender的H3SH07特制減速器。flender減速器方案優(yōu)化、結(jié)構(gòu)合理、各零部件設(shè)計(jì)及技術(shù)工作都很完善。

BIM，Building Information Modeling首字母縮寫，即建筑信息模型或建筑數(shù)字模型。隨著信息時(shí)代的來臨，建筑工程管理領(lǐng)域也開始應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)與信息化的緊密相連。BIM技術(shù)在建筑工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)營等全過程實(shí)現(xiàn)了有效管理，也實(shí)現(xiàn)了建筑工程的全生命周期管理，極大地提升了工程管理的高效性和規(guī)范化。

4.2 曲柄連桿裝置的改進(jìn)。一般往復(fù)式給煤機(jī)的曲柄連桿裝置中，生產(chǎn)能力即給煤量只能調(diào)整四種，是通過改變曲柄銷在曲柄外殼上的四個(gè)孔位來改變給料槽的行程，達(dá)到調(diào)整給煤量的。這種結(jié)構(gòu)存在的問題是：不能靈活、精細(xì)的調(diào)整給煤量；曲柄銷直徑小、配合緊，在需要調(diào)整時(shí)，曲柄銷往往已銹死，拔插銷子很困難；且曲柄銷很容易斷裂，為了解決上述問題，對給煤機(jī)曲柄連桿裝置進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提供了一種新型給煤機(jī)生產(chǎn)能力調(diào)整裝置。（見附圖2）

圖2 曲柄連桿裝置

本裝置是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本裝置的關(guān)鍵零件是一加工有漸開線花鍵的曲軸和一個(gè)曲柄外殼。將曲柄和調(diào)整銷設(shè)計(jì)為一整體，曲軸的花鍵一端通過內(nèi)花鍵套裝配在曲柄外殼的偏心孔上，用圓螺母、開口銷固定，另一端通過偏心軸頸與給煤機(jī)連桿裝配，連桿另一端與給煤機(jī)給料槽連接。調(diào)整時(shí)，只要松開圓螺母，取出內(nèi)花鍵套，轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵曲軸就可改變偏心軸頸相對曲柄外殼中心的位置，從而改變給煤機(jī)給料槽的行程，使給煤量即生產(chǎn)能力得到靈活調(diào)整，曲軸上漸開線花鍵的齒數(shù)決定偏心距的調(diào)整位置，可精細(xì)到轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒的位置。

4.3 襯板信鉻鋼的使用。為增加給料槽的耐磨性能及使用壽命，底板、側(cè)板及斜板的襯板采用信鉻鋼復(fù)合耐磨板，要求采用合金粉末冶金制造工藝，基板6.4 mm,耐磨層6.4 mm。復(fù)合板表面硬度為HRC58-60,微觀硬度1300-1750HV,碳化鉻硬質(zhì)顆粒為扁平狀，大顆粒，分布均勻。各襯板鉆16mm沉頭孔與底板、斜板連接，保證襯板敷設(shè)后確保給煤機(jī)出煤時(shí)，煤流不與給煤機(jī)產(chǎn)生摩擦。

4.4 分體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)給煤機(jī)斜板橫梁采用角鋼與側(cè)板斜撐直接焊接，安裝、維修時(shí)，不便于拆卸，為解決此困難，此次斜板橫梁采用11#工字鋼與鋼板焊接在一起，并與側(cè)板斜撐用螺栓連接。

圖3 H支架

4.5 底板架加焊筋板。為了增加給煤機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗彎性能，此次給煤機(jī)斜板厚度為選擇為20mm,均采用NM360材料，與箱體連接螺栓為M16,還在底板落煤下方增加了兩道10槽鋼，在給煤機(jī)底板框架安裝曲柄掛耳位置的兩側(cè)各加焊一道加強(qiáng)筋板。

5 優(yōu)化改進(jìn)后的給煤機(jī)優(yōu)勢

5.1 工作運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠且機(jī)器使用壽命長。

圖4 底板架

5.3 整機(jī)采用分體式框架結(jié)構(gòu)，方便安裝、維修拆卸方便。

5.4 調(diào)整了底板的角度增加了給煤量，給料量可達(dá)1000噸/小時(shí) 煤）。

5.5 采用了先進(jìn)進(jìn)口減速器設(shè)計(jì)，承載能力大，傳動(dòng)效率高，使用壽命大大提高。

5.6 側(cè)板、斜板與底板之間留縫可調(diào)，能比較準(zhǔn)確地控制留縫大小，大大減少了漏料。

5.7 底板落煤方向增加了兩道11#槽鋼設(shè)計(jì)，保證了底板本身剛度，消除了現(xiàn)有往復(fù)式給煤機(jī)底板工作中彎曲變形的弊病。

5.8 曲柄連桿裝置的優(yōu)化改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了給煤量的靈活、精細(xì)調(diào)整，突破了一般給煤機(jī)只有四種能力的調(diào)整技術(shù)，花鍵曲軸為整體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)緊湊，易調(diào)整。解決了傳統(tǒng)給煤機(jī)曲柄銷拔插困難及斷裂的問題，使給煤機(jī)壽命成倍提高。

5.9 底板、斜板襯板選用信鉻鋼材料，大大提高了給煤機(jī)的耐磨性能，使給煤機(jī)的使用壽命從原來的3年提高到10年。

6 結(jié)論

設(shè)備零部件工作壽命的長短，直接影響著企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。給煤機(jī)是煤礦企業(yè)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和保障安全系數(shù)的重要設(shè)備之一，在企業(yè)的安全生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和形式的不斷改進(jìn)優(yōu)化，能提高機(jī)械使用的可靠性、延長設(shè)備的使用壽命，從而使給煤機(jī)能夠在綜采工作中更好的發(fā)揮其作用，為提高煤炭產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、確保安全生產(chǎn)發(fā)揮更大的作用。

通過此次優(yōu)化改進(jìn)，使我廠的K4給煤機(jī)性能有了很大提高，使用周期長、降低了維修費(fèi)用，為打開銷售市場創(chuàng)造了條件，有潛在的市場效益。