SGZ1000/2000刮板機的優化設計

祁靈通

(晉能控股裝備制造集團 金鼎煤機礦業有限責任公司，山西 晉城 048006)

0 引言

晉能控股裝備制造集團長平礦5302綜采工作面煤層平均厚度為5.48 m，最大厚度為5.64 m，工作面平均采高為3.2 m，放煤厚度為2.28 m，采放比為1∶0.713。根據煤層作業環境決定采用放頂煤工藝，配套設備為金鼎公司SGZ1000/2000前后部刮板機、SZZ1200/525轉載機、PLM3500破碎機、ZF11000-20.5-38D型液壓支架和MG500/1170-AWD1型雙滾筒采煤機。

在特殊工況使用過程中，采煤機截割滾筒在刮板機機頭和機尾位置處走不到煤壁極限位置，臥底量不足，煤壁不能被徹底割透，需人工清理，造成設備推進不暢；且推移底板體積龐大，增加了刮板機與底板間的摩擦阻力，使得推移工作費時費力，降低了推進效率；機尾緊鏈工作為人工作業，機械沖擊大，不利于人身安全。隨著科學技術的不斷發展，煤炭設備逐步向高端智能化方向發展，刮板輸送機也需實現實時監測、數據傳輸和故障自動診斷等功能，為此，金鼎煤機礦業有限公司決定對原有的SGZ1000/2000刮板機進行優化升級。

1 三機配套參數

三機配套主要是解決各種綜采設備相互協調、相互制約的問題，其主要參數有：采煤高度、過煤空間、梁端距、鏟間距、行人空間、中部臥底量、機頭(尾)臥底量等，見表1。

表1 三機配套參數 mm

臥底量是指采煤機搖臂下擺到極限位置時，滾筒最下截齒超出刮板機底板的垂直深度，臥底量設計是為了采煤機割平工作面底板，使設備適用于不同的地質條件，尤其是機頭(尾)處的三角區，合理的臥底量可以使機頭尾推進順暢，有助于工作面的快速推進。在實際配套中，煤礦使用者對采煤機臥底量的要求都比較關注，尤其是機頭(尾)處臥底量。

2 刮板機結構及參數

SGZ1000/2000刮板機設計為端卸方式、伸縮機尾結構，功率為2×1 000 kW，驅動裝置采用進口弗蘭德減速器和寧夏西北變頻電機平行布置；緊鏈方式為液壓閘盤緊鏈+機尾伸縮緊鏈，鏈速為1.35 m/s，運量為2 000 t/h；刮板鏈為中雙鏈形式，每掛長50 m、重9 t；溜槽采用整體鑄焊封底板結構，板材材質采用進口450高強度耐磨鋼板，機頭、機尾采用各5節變線設計，變線總量為150 mm；聯接耳采用厚為110 mm、孔徑為Φ73 mm的單耳與支架推移桿聯接，機頭、機尾均設計了采煤機限位裝置；銷軌采用鍛造材質，節距為147 mm。SGZ1000/2000刮板機結構如圖1所示。

1-機頭部分；2-變線槽；3-中部槽；4-刮板鏈；5-銷軌；6-伸縮機尾；7-驅動裝置圖1 SGZ1000/2000刮板機結構

3 優化方案

3.1 機頭、機尾部分優化

原采煤機走到刮板機機頭極限位置時，截割滾筒距離鏈輪中心1 382 mm，為滿足快速推進需求，礦方要求采煤機截割滾筒與刮板機機頭鏈輪中心重合或越過鏈輪中心，采煤機走到刮板機機尾極限位置時，截割滾筒距離鏈輪中心140 mm；為滿足復雜特殊的工況環境使用要求，礦方要求采煤機截割滾筒與刮板機機尾鏈輪中心重合或越過鏈輪中心，從而達到整個機尾組件推移底板處不留余煤的效果，方便刮板機的快速推進。

針對以上問題，我公司將原刮板機機頭部分中心高由1 020 mm降到1 000 mm，同時對外形輪廓也進行了改進，增大其臥底量；將機頭過渡槽也作出相應改進，與之配套的擋板較之前增設一節六齒銷軌，結構設計為變線擋板；與其配套的鏟板改進與擋板相似，最大限度發揮采煤機在機頭處的割煤效果。優化機頭結構后采煤機在極限位置的配套關系如圖2所示。

機尾部分從原中心高850 mm降到800 mm，增大其臥底量，同時改變活動翼板結構，使采煤機搖臂盡可能地前移；將機尾處擋板重新設計，增加銷排；為方便采煤機行走，新式擋板處還增設一節電纜槽。優化機尾結構后采煤機在極限位置的配套關系如圖3所示。

3.2 推移部分優化

原推移部分存在體積過大、復雜工況時推進難度大等問題，為此在機頭、機尾推移處均增設抬高裝置，以方便遇到復雜工況時的推進；機尾推移由原整體結構設計為分體結構，方便組裝及運輸。優化后的推移橫梁結構如圖4所示。

1-采煤機搖臂；2-機頭架；3-過渡槽圖2 優化機頭結構后采煤機在極限位置的配套關系1-刮板機尾部分；2-采煤機搖臂圖3 優化機尾結構后采煤機在極限位置的配套關系1-抬高裝置；2-推移橫梁；3-聯接座圖4 優化后的推移橫梁結構(增加抬高裝置)

為方便機頭、機尾處的端頭架、過渡架和中間架之間能更好地過渡，在原產品基礎上增加過渡推移底座，由原設備的頭尾各三部增加為頭尾各六部，均通過固定銷與變線槽聯接。過渡推移底座結構如圖5所示。

1-推移底座；2-固定銷圖5 過渡推移底座結構

3.3 驅動部分優化

驅動部分配備了油溫傳感器、油位傳感器、冷卻水壓力傳感器、水流量傳感器、定子繞組溫度監測傳感器和電機軸承溫度等監測監控裝置，并具備數據采集上傳功能，同時建立機頭、尾監測分站，實現了傳動部關鍵數據采集、監測、顯示、傳輸，為智能化奠定良好基礎。變頻電機可通過負載變化自動調整運行速度，并通過集中控制系統進行遠程控制和對刮板機運行工況進行監測監控。通過變頻一體機的應用，實現電氣軟啟動代替耦合器機械軟啟動，解決重載啟動難題，具有電氣(機械)沖擊小、全程動態功率平衡、節能降耗、低速檢修等優勢，驅動裝置結構示意圖如圖6所示。

3.4 緊鏈系統升級

機尾處布置鏈條自動張緊控制系統，實現刮板機自張緊功能，鏈條可始終處于理想張力狀態，減阻降耗。其原理是通過感應油缸無桿腔內壓力的變化來控制其伸縮，實現鏈條的自動張緊與松弛：當油缸無桿腔壓力達到上行臨界點壓力值時，油缸泄液收縮，鏈條松弛；當油缸無桿腔壓力降到下行臨界點壓力值時，控制閥組給油缸供液，油缸伸出，鏈條張緊；當油缸無桿腔壓力保持在區間壓力值時，系統處于保壓狀態，不動作，即鏈條處于適合張緊狀態。伸縮機尾控制系統如圖7所示。

1-減速器；2-傳感器；3-變頻一體機圖6 驅動裝置結構示意圖

圖7 伸縮機尾控制系統

4 優化效果

優化后的SGZ1000/2000刮板機與原刮板機相比，機頭、尾處有了更大的臥底量，有效地提高了采煤機在刮板輸送機機頭和機尾處的割煤效果，同時與改進后的推移裝置配合，保障采煤工作面的順利推進。優化前、后的刮板機參數見表2，改進后的SGZ1000/2000刮板機如圖8所示。

表2 優化前、后的刮板機參數

圖8 改進后的SGZ1000/2000刮板機

5 結語

原SGZ1000/2000刮板機在實際使用過程中遇到種種弊端，通過本次改進，優化了結構形式，使SGZ1000/2000刮板機使用性能得到了很大提升，同時可為其他型號刮板機的設計提供參考。