綜采工作面刮板輸送機過載保護的實現

邢格平

（大同煤礦集團有限責任公司燕子山礦，山西 大同 037037）

刮板輸送機作為綜采工作面的關鍵運輸設備，其主要功能是將工作面的煤炭、矸石以及設備等運輸至地面。隨著綜采工作面設備自動化水平及采煤技術的不斷進度，綜采工作面的采煤效率不斷提升[1]。長距離、大運量的運輸趨勢對刮板輸送機的可靠性和穩定性提出了更高的要求和挑戰。在實際生產中，刮板輸送機經常會遇到啟動階段對工作面電網和其他設備造成沖擊；運行階段由于運量過大導致刮板輸送機過載，進而導致相關零部件失效，影響綜采工作面的整體采煤效率。

經實踐表明，由于實際生產中導致刮板輸送機出現過載的情況常會引起其電機和機械部件出現故障。而且，機械部件出現故障的比例相對較高，尤其以減速器的故障率最高。因此，為了提高刮板輸送機可靠性和穩定性，實現對刮板輸送機的過載保護，本文將從減速器為研究對象，提出對刮板輸送機減速器實現過載保護的措施。

1 現狀分析

綜采工作面的生產情況相對復雜，且承擔的生產任務非常重。在實際生產過程中，為了確保整個綜采工作面的安全生產或出現一些突發事故的情況下，常要求刮板輸送機停機配合檢查。而在再次啟動時，刮板輸送機常處于滿載或者超載狀態[2]。經現場調研發現，在一個工作日中刮板輸送機常以空載、滿載以及超載的情況下運行，且大部分時間均為超載狀態，使得其減速器和電機處于超負荷狀態，進而使其使用壽命降低，影響整個輸送機的可靠性。

因此，為了提高刮板輸送機的可靠性，需對其進行過載保護設計。目前，應用于刮板輸送機過載保護的措施包括以下幾種：

1）對刮板輸送機的電機進行選型設計要求其容量具備一定的余量，一般預留20%的余量。如，若刮板輸送機電機功率為120 kW，需選擇144 kW 的電機；

2）采用雙速電機或者在刮板輸送機電機和減速器之間增加液力耦合器，使其能夠在各種狀態下平穩啟動。

2 刮板輸送機過載保護設計

減速器作為刮板輸送機的關鍵傳動部件，其主要功能是將其電機的動力傳動至刮板輸送機。只有將電機的足夠的轉矩和轉速傳遞至刮板輸送機才能夠確保系統正常工作。而且，刮板輸送機減速器的制造成本相對其電機的制造成本高[3]。因此，對刮板輸送機減速器進行過載保護還能夠間接的降低系統的維修成本。

經分析可知，當刮板輸送機在過載狀態下運行或在滿載狀態下啟動時受到沖擊時，刮板輸送機的輸出軸與其連接零件相碰撞，使得輸出軸和連接連接受到損傷。為了避免輸出軸與連接零件相互沖擊，可在二者之間增設相應的緩沖零件。增加緩沖零件后的減速器結構示意圖如下頁圖1 所示。

改進后減速器的工作原理：當刮板輸送機無沖擊或過載狀態下運行時，脹緊連接套與輸出軸共同旋轉；當刮板輸送機電機受到沖擊或處于過載運行狀態時，脹緊連接套與其輸出軸之間將會出現打滑，間接了降低了刮板輸送機電機的輸出轉矩，避免了由于過載或者沖擊對連接零件造成損傷，進而提升了刮板輸送機減速器的使用壽命和可靠性[4]。

3 過載保護效果驗證

為驗證上述改進措施的有效性，將其應用于我礦刮板輸送機的減速器改造中。該刮板輸送機的額定功率為250 kW。并模擬實際生產的工況，分析加載、滿載、過載最后到減載四個工況下刮板輸送機工作效率和工作情況，試驗結果如表1 所示。

圖1 改進后減速器結構示意圖

表1 改進后刮板輸送機減速過載保護效果

分析表1 可知，當輸出功率的低于額定功率的1%上限值時，隨著輸入功率的增加，輸出功率也在不斷增加，且刮板輸送機處于正常運行狀態。而后，隨著輸入功率的繼續增加，刮板輸送機輸出軸無法正常運行，處于打滑的狀態，其輸出功率開始降低；而且，當刮板輸送機的輸入功率達到300 kW 左右時，輸出軸出現嚴重打滑的情況，工作效率達到最低，造成上述情況的主要原因在于輸出軸和連接零件之間的脹緊連接套發生作用，起到過載保護的功能。最后，隨著輸入功率的降低，輸出功率降低至250 kW 以下后，脹緊連接套不發揮作用，此時刮板輸送機又可正常工作。

此外，為了進一步提升減速器的可靠性，實現刮板輸送機的過載保護，所設計的減速器需要至少提高一個等級。在日常生產中還需注意以下幾點：

1）當輸送機出現事故后，需要立即進行處理，避免設備帶病運行。

2）保持刮板輸送機減速器的通風，避免減速器處于高溫狀態。

3）定期對刮板輸送機減速器進行檢查，查看刮板輸送機的傳動裝置是否損壞，并定期更換潤滑油。

4） 定期查看刮板輸送機電機接線盒是否松動，各接線部位是否有燒傷痕跡[5]。

4 結語

刮板輸送機作為綜采工作面的關鍵運輸設備，其運行的穩定性和可靠性直接決定綜采工作面的采煤效率和安全性。實際生產中，刮板輸送機常會在滿載狀態下啟動進而對設備及其電機造成沖擊，此外刮板輸送的過載運行也會降低系統的使用壽命和可靠性。為實現刮板輸送機的過載保護，在系統輸出軸和連接零件之間加設了脹緊連接套的緩沖裝置，當系統受到沖擊或在過載狀態運行時，由于脹緊連接套的作用使得輸出軸和連接零件出現打滑，達到了過載保護的目的。并將上述過載保護措施應用于實際生產中發現，當系統出現過載情況是，帶式輸送機無法正常運行，達到了過載保護的目的。