煤礦用SGB620/40T刮板機伸縮機頭的改造

武昆昆

(山西晉煤集團 金鼎煤機礦業有限責任公司,山西 晉城 048006)

1 技術背景及現狀

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。而傳統的接鏈方式特別危險，存在安全隱患。傳統的接鏈方式是：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把鏈接起來。接鏈環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接鏈的工作人員相互密切配合，負責接鏈的工作人員兩手各抓鏈的一頭，即一手抓接鏈環，另一手抓另一頭鏈環，鏈環必須立起來，當制動輪松開時必須是正好點動電機，接鏈環正好此時插入立環，負責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，造成鏈環射起來傷人，如果電機點動時間短，負責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和接鏈環之間切斷大拇指，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 具體的改造內容和關鍵技術點

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、撥鏈器及驅動裝置連接尺寸不變。改造后的機頭架下方設有機頭底座，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，機頭架與其后側的機頭底座之間設有與兩者固定且前后放置的油缸。工作時，根據煤礦井下生產的需求，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 技術關鍵點

(1) 由油缸推拉實現機頭伸縮，需要計算選擇合適的油缸。

(2) 在機頭架下方設有機頭底座，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，設計時機頭底座抬高角度α=6°。

(3) 機頭架下方由于設有機頭底座，就需要設計過渡槽與之相適應，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，電機轉速n=1 470 r/min，減速器速比i=24.564，刮板機設計長度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量q為：

q=Q/(3.6v).

(1)

將數值代入式(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，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，ω′=0.4；q0為刮板鏈條每米重量，q0=18.4 kg/m。

將數值代入式(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，當底槽封底時ω″=0.3～0.4，當底槽敞底時ω″=0.5～0.95，本設計取ω″=0.95。

將數值代入式(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，K1=1.1。

將數值代入式(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、尾部鏈輪回轉時的附加阻力系數，K2=1.08～1.1，本設計取K2=1.09。

將數值代入式(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個環節距，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。將數值代入式(7)計算得：F分=4.69 kN。

圖3 機頭部單驅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

過渡槽是聯接機頭架和中部槽的重要部件，在機頭架下方設有機頭底座，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，適應井下底板的各種情況，增大過渡槽的適應能力。

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生相對滑動，從而實現機頭的伸縮。

4 結語

通過本次改造，使SGB620/40T刮板機實現了機頭伸縮，解決了現有刮板機拆鏈、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、矸石的運輸技術水平。