趙小寧

（晉神能源有限公司 沙坪洗煤廠，山西 沂州 036500）

1 概 況

刮板輸送機(jī)為選煤廠的關(guān)鍵設(shè)備，主要由機(jī)頭、機(jī)尾部和中間部組成。刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾架主要由墊架、聯(lián)板以及舌板等組成；傳動(dòng)裝置主要包括電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦盤(pán)、罩筒以及液力耦合器等；鏈輪組件主要包括牽引鏈輪、盲軸等；中間部的溜槽主要包括電纜槽、開(kāi)口槽、中部槽、連接槽、過(guò)渡槽、齒軌以及墊軌等；刮板鏈主要包括圓環(huán)鏈、E型螺栓、刮板以及連接環(huán)等?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Structure diagram of scraper conveyor

2 刮板輸送機(jī)常見(jiàn)失效形式及原因分析

沙坪洗煤廠刮板輸送機(jī)常見(jiàn)故障主要有動(dòng)力系統(tǒng)的常見(jiàn)故障、機(jī)頭機(jī)尾的常見(jiàn)故障以及承載系統(tǒng)的常見(jiàn)故障。

2.1 動(dòng)力系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因分析

（1）減速器常見(jiàn)的主要表現(xiàn)形式為減速器的齒輪損壞、軸承間隙增大、在軸承表面和減速器表面有不均勻的磨損。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)分析，上述故障的主要原因有減速器的潤(rùn)滑工作不到位、在潤(rùn)滑油中混入了煤塵以及其他雜質(zhì)、聯(lián)軸器之間的間隙配合不到位以及更換齒輪后未見(jiàn)其完全復(fù)位。

（2）液力耦合器故障的常見(jiàn)表現(xiàn)形式為出現(xiàn)漏油、扭矩的傳遞存在障礙。造成上述故障的主要原因?yàn)橐毫︸詈掀鞯拿芊庠霈F(xiàn)故障、油塞有了一定了松動(dòng)、系統(tǒng)長(zhǎng)期處于過(guò)載的工作狀態(tài)以及元器件的潤(rùn)滑性能差。

（3）電機(jī)常見(jiàn)故障表現(xiàn)形式為電機(jī)過(guò)熱、電機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)、電機(jī)發(fā)出非正常的聲響、電機(jī)被燒毀等。造成上述故障的主要原因有過(guò)于頻繁的啟動(dòng)電機(jī)導(dǎo)致電機(jī)的軸承損壞；在日常使用中維修不當(dāng)；電機(jī)過(guò)低的電壓導(dǎo)致其線路出現(xiàn)故障。

2.2 機(jī)頭機(jī)尾常見(jiàn)故障及原因分析

刮板輸送機(jī)的機(jī)頭機(jī)尾部件作為整個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和回鏈裝置，常見(jiàn)的故障主要包括機(jī)頭架故障以及鏈輪的相關(guān)組件故障。

（1）機(jī)頭架故障的主要表現(xiàn)形式為機(jī)頭架底鏈脫落、底板變形等。造成上述故障的主要原因有刮板輸送機(jī)嚴(yán)重超負(fù)荷工作、刮板輸送機(jī)的焊接質(zhì)量未達(dá)要求、刮板輸送機(jī)底板未采取相應(yīng)的加固措施等。

（2）鏈輪組件發(fā)生故障的主要表現(xiàn)形式為鏈輪失效、鏈輪軸失效、鏈輪的拔鏈器發(fā)生故障，半滾筒發(fā)生故障等。造成上述故障的原因有鏈輪的潤(rùn)滑程度不夠、鏈條太松、固定底板的螺栓脫落以及在日常的工作中未能按照要求檢修。

2.3 承載系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因分析

承載系統(tǒng)常見(jiàn)故障為在機(jī)頭和中部槽底的位置掉鏈、斷鏈、卡鏈等，以機(jī)頭和中部底槽掉鏈情況最為常見(jiàn)。造成上述故障的主要原因有刮板發(fā)生彎曲、鏈條質(zhì)量不滿足要求、動(dòng)載荷的沖擊過(guò)大等。

綜合分析，將刮板輸送機(jī)的常見(jiàn)故障進(jìn)行總結(jié)，如圖2所示。

圖2 刮板輸送機(jī)常見(jiàn)故障Fig.2 Common faults of scraper conveyor

3 刮板輸送機(jī)的改進(jìn)理論及具體措施

3.1 刮板輸送機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)

刮板輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在滿足運(yùn)輸能力的前提下，盡可能合理的選擇刮板輸送機(jī)各零部件的參數(shù)。

3.1.1 目標(biāo)函數(shù)的確定

本文所指的目標(biāo)函數(shù)為刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)端的功率值。沙坪洗煤廠刮板輸送機(jī)為小型刮板輸送機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為單頭驅(qū)動(dòng)，如圖3所示。

圖3 單頭驅(qū)動(dòng)刮板輸送機(jī)Fig.3 Single drive scraper conveyor

通過(guò)計(jì)算輸送機(jī)4個(gè)位置的張力得出刮板輸送機(jī)的功率值：

3.1.2 設(shè)計(jì)變量的確定

通過(guò)分析可知，影響刮板輸送機(jī)主動(dòng)輪功率的因素主要有v、B、H，因此，可以將設(shè)計(jì)變量定義為：

3.1.3 約束條件的確定

刮板輸送機(jī)刮板鏈的強(qiáng)度條件；根據(jù)綜采工作面的實(shí)際開(kāi)采能力，確定刮板輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)輸能力；為了保證刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性，防止其受到過(guò)大的、不穩(wěn)定沖擊，對(duì)刮板鏈條的速度進(jìn)行約束；根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸最大煤塊的大小確定塊度的約束和相關(guān)溜槽的高度。

確定了上述目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量以及約束條件后，建立刮板輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，并將其相關(guān)公式導(dǎo)入至Mtalab軟件中進(jìn)行分析計(jì)算，得出刮板輸送機(jī)的最優(yōu)計(jì)算結(jié)果。

3.2 刮板輸送機(jī)過(guò)載保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

3.2.1 現(xiàn)狀分析

選煤廠需定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)檢修，檢修結(jié)束再次啟動(dòng)刮板輸送機(jī)時(shí)，由于其處于滿載或者超載的狀態(tài)，使得刮板輸送機(jī)的減速器和電機(jī)均處于超常規(guī)負(fù)荷的狀態(tài)運(yùn)行，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)減速器以及電機(jī)發(fā)生故障，有時(shí)甚至?xí)婕捌渌考?。因此?duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)設(shè)計(jì)。

3.2.2 過(guò)載保護(hù)設(shè)計(jì)

刮板輸送機(jī)減速器為連接電機(jī)與輸出軸的中間部件，是動(dòng)力傳輸必需的部件。分析可知，刮板輸送機(jī)電機(jī)額定功率足夠時(shí)，在滿載或者超載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)減速器發(fā)生故障主要是由于輸出軸和減速器的零件相碰撞，導(dǎo)致減速器零部件發(fā)生故障。因此可在輸出軸與零件之間安裝緩沖零件。減速器改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后減速器結(jié)構(gòu)Fig.4 Improved reducer structure

在減速器輸出軸和零件之間安裝脹緊連接套作為緩沖零件，將根據(jù)刮板輸送機(jī)的負(fù)載情況動(dòng)作。當(dāng)刮板輸送機(jī)在正常負(fù)載或在無(wú)沖擊狀態(tài)時(shí)，脹緊連接套與減速器的輸出軸同頻率旋轉(zhuǎn)；當(dāng)刮板輸送機(jī)處于超載或過(guò)載狀態(tài)時(shí)，脹緊連接套與減速器連接軸脫落，保證減速器零部件所承受的載荷在允許范圍內(nèi)，避免輸出軸直接與減速器零部件接觸。

3.2.3 效果驗(yàn)證

為驗(yàn)證減速器改進(jìn)措施是否有效，將改進(jìn)后的減速器應(yīng)用于沙坪洗煤廠刮板輸送機(jī)中。該刮板輸送機(jī)的額定功率為250 kW，在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)刮板輸送機(jī)工況調(diào)整電機(jī)的輸出功率用，模擬設(shè)備在輕載、滿載及過(guò)載情況下減速器是否會(huì)出現(xiàn)故障。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 減速器改進(jìn)效果驗(yàn)證結(jié)果Table 1 Verification results of reducer improvement effect

刮板輸送機(jī)電機(jī)的輸出功率從16.34 kW增大至301.43 kW后又降低至250 kW附近。當(dāng)電機(jī)功率小于250 kW時(shí)，隨著電機(jī)功率的增加對(duì)應(yīng)輸出軸的功率也在增加，二者成正比關(guān)系，對(duì)應(yīng)的輸出效率增加；當(dāng)電機(jī)功率大于250 kW小于300 kW時(shí)，隨著電機(jī)功率的增加，減速器輸出軸功率變化不大，維持在250 kW左右；當(dāng)電機(jī)功率大于300 kW時(shí)，減速器的輸出功率為122 kW?？梢钥闯?，當(dāng)電機(jī)功率大于270 kW時(shí)，脹緊連接套發(fā)生作用，使輸出軸與減速器零件處于脫離狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)減速器的保護(hù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

刮板輸送機(jī)為煤礦、選煤廠等場(chǎng)所的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)，因此刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸效率和安全性影響選煤廠的生產(chǎn)能力。刮板輸送機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中各部件常會(huì)出現(xiàn)故障，為保證運(yùn)輸效率，需對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。從理論層面上提出了刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)思路，從實(shí)踐層面上提出了刮板輸送機(jī)減速器在超載或過(guò)載情況下出現(xiàn)故障時(shí)安裝脹緊連接套的改進(jìn)措施。