連續采煤機鏟運分驅的結構研究

祁世棟

（三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027）

連采機是一種適用于短壁開采、回收邊角料的綜合設備，其具有安全、高效、智能等優點，是集截割、裝載、轉運、移動行走、噴霧降塵于一體的綜合化采掘設備。

隨著礦山開采的不斷發展，其他品種的礦產也開始使用機械化開采替代炮采和挖機的開采方式，這些礦石物料對設備的截割和收料運輸能力要求也會更高。使用連采機的方式進行開采，具有自動化程度高、運行成本低、效率高等優勢，為客戶普遍接受。

連采機鏟運裝置是物料收集和運輸的重要部件，主要由鏟板本體、星輪、左右減速機、電動機、運輸機鏈輪軸等組成，是鏟裝物料的基本構件，其中減速器帶動星輪及刮板鏈將物料運輸到后配套設備中。在物料較多或者遇到大塊巖石等情況下，鏟板減速器就會經常發生故障，影響設備的生產效率。文章就對此鏟運結構進行了分析，改進鏟運驅動裝置，來延長連采機在這些場景下的服務壽命。

1 連采機鏟運結構

連采機在截割滾筒截下的煤是通過鏟板星輪的旋轉和運輸機刮板鏈的傳動而實現煤的運輸的。常規結構是鏟板、運輸機一體，即通過減速器帶動兩套動力元件，上輸出端帶動星輪，側輸出端帶動刮板鏈。如果遇到較大巖石或堆料較多等復雜的工況時，鏟板減速器會經常損壞。常規鏟板減速器雙輸出結構如圖1所示。

圖1 鏟板減速器雙輸出結構

經常損壞的是高速端軸承和小錐齒等部位，在一些特殊的工況下，普遍壽命不超過1年。根據損壞的部位，在有限空間下也做過多次的改進設計，下面對減速器進行計算與分析。輸入條件：輸入功率P=45kW，輸入轉速n=1470r/min，傳動比i=36.578。軸承壽命如表1所示，計算的齒輪強度如表2所示。

表1 鏟板減速器軸承壽命

表2 鏟板減速器齒輪強度

從表2可以看出，在原結構的基礎上進行反復改進，始終不能大幅提升鏟板減速器的壽命，輸入端和小錐軸的軸承壽命都在4000h左右，齒輪接觸強度不超過0.8。如遇到復雜的工況，減速器會因頻繁過載而發生損壞，和現實使用的故障現象相符合，滿足不了連采機對礦山開采的使用要求。

由于空間結構限制，減速器無法通過加大齒輪和軸承的尺寸來保證減速器的壽命和強度，當鏟板減速器堆料較多或大塊巖石卡料時，會產生很大的沖擊載荷，對減速器的沖擊也會很大，根據目前的強度設計，鏟板減速器的損壞也在所難免。

2 鏟板減速器改進方案

為了大幅度提升鏟運減速器的可靠性及使用壽命，將減速器即帶星輪又帶刮板鏈的雙輸出結構，改制成鏟板和運輸機單獨驅動的方式，鏟板減速器的驅動電機功率可適當減小，可大幅提高接觸強度和軸承的壽命。

經過計算，星輪和刮板各采用37kW的電機驅動，完全滿足礦山等物料的運輸強度和要求。將原來的收料和運輸機獨立分開驅動，鏟板減速器改為單獨驅動星輪，刮板改為機尾部電機帶減速器單獨驅動。鏟板減速器單輸出結構圖如圖2所示，刮板單獨驅動結構圖如圖3所示。

圖2 鏟板減速器單輸出結構圖

圖3 刮板單驅動結構圖

改進為鏟、運分開驅動結構，對鏟板減速器重新進行了計算。輸入條件：輸入功率P=37kW，輸入轉速n=1470r/min，總傳動比i=36.578。通過計算得出改進后的鏟板減速器軸承的壽命如表3所示，改進后的鏟板減速器齒輪的強度如表4所示。

從以上改進后的鏟、運分驅的方式來看，鏟板減速器的齒輪強度滿足要求，軸承壽命可達1.5萬h以上；同時刮板單獨采用減速器驅動，壽命可達2萬h以上，運輸機減速器的軸承壽命及齒輪強度在這里就不再敘述。

表3 改進后的鏟板減速器軸承壽命

表4 改進后的鏟板減速器齒輪強度

鏟、運分驅的減速器壽命從原來的4000h，大幅度提升到目前的1.5萬h以上，徹底改變了現有鏟板減速器壽命低的問題。通過設備在礦山開采的實際來看，鏟、運分驅減速器普遍壽命都達到了5年以上，工作時間超過1萬h仍然在正常使用，和計算的壽命情況相符合，能夠滿足礦山開采多樣化的使用要求，可滿足設備在礦山一個大修周期的使用。

3 結論

連采機的鏟運分開驅動方案簡化了原鏟運一體化的結構，提高了減速器的可靠性，延長了減速器的使用壽命。從應用情況來看，鏟板和運輸機減速器使用壽命都超過5年，徹底解決了過去鏟運減速器故障頻繁、壽命低的普遍問題，為連采機應用到更多的礦山環境起到了良好的推廣效果。