選煤廠刮板輸送機鏈傳動系統動態波動特性的實驗研究

高 龍

（山西晉神能源有限公司， 山西 河曲 036599）

引言

刮板輸送機為煤礦綜采工作面、選煤廠的主要運輸設備，其傳動性能和安全性直接決定綜采工作面和選煤廠的生產任務。鏈傳動系統為刮板輸送機的主要系統之一，可以說鏈傳動系統的性能影響現場工作面的安全性和生產效率。實踐表明，刮板輸送機鏈傳動系統是該整機系統相對薄弱的部件，在實際生產中由于突變載荷或重載啟動的情況導致其元器件產生故障，進而導致刮板輸送機停機[1]。為解決上述實際生產中的問題，本文重點對選煤廠刮板輸送機鏈傳動系統的動態波動特性進行實驗研究，為后續改進刮板輸送機鏈傳動系統提供支撐。

1 刮板輸送機概述

刮板輸送機為選煤廠的主要運輸設備，是一種以撓性為牽引的輸送機械。刮板輸送機的常規結構組成如圖1 所示。刮板輸送機主要驅動電動機，鏈接傳動系統、中間的一些過渡結構、刮板鏈的推移裝置以及設備必須的一些附屬結構。

圖1 刮板輸送機結構示意圖

1.1 刮板輸送機機頭組件

刮板輸送機機頭主要包括有整機提供動力的電動機、支撐結構、相關的鏈輪傳動系統等；其中，支撐結構為刮板輸送機的機頭架；鏈傳動系統為實現動力傳動的主要系統，也是實際生產最終容易出現故障系統。

1.2 刮板輸送機機尾組件

對于刮板輸送機的機尾組件而言，可分為有驅動和無驅動兩種形式。有驅動和無驅動的主要區別在于有無鏈條的改向裝置。一般而言，無驅動功能的刮板輸送機機尾組件包含有無鏈條傳動的改向裝置。

1.3 溜槽組件

溜槽的主要功能是完成物料的運載，根據其功能不同可以將其分為中部溜槽、調節溜槽和過渡溜槽。其中，中部溜槽分為上槽和下槽，上槽用來承載物料，下槽為鏈條的返程；調節槽主要功能是根據現場條件對整機的機身進行調節。過渡溜槽的主要任務是實現機頭組件、機尾組件與中部溜槽組件的連接[2]。

1.4 刮板鏈

刮板鏈為鏈傳動系統的核心部件，其功能主要表現為推送貨物和為方向指引。在實際生產中，鏈條不僅需承擔預緊力的拉力，而且還需承受落煤對其形成的動載荷效應。因此，一般要求刮板鏈具有較強的抗拉強度和疲勞強度。

本文重點通過實驗形式對刮板輸送機刮板鏈傳動系統的加速度波動和張力波動進行研究，為后續刮板鏈傳動系統的改進提供支撐，從而提升刮板輸送機在選煤廠的運輸效率。本文所研究刮板輸送機的具體型號為SGD320/17B，該型刮板輸送機的主要參數如下頁表1 所示。

表1 SGD320/17B 刮板輸送機主要參數

2 刮板輸送機鏈傳動系統動態波動特性實驗研究

本節重點對刮板輸送機鏈條傳動系統的加速度和張力波動情況進行試驗研究。

2.1 刮板輸送機鏈傳動系統加速度波動試驗研究

為真實反應刮板輸送機在不同工況下鏈條傳動系統加速度的波動情況，本文依據選煤廠現場情況，按照1∶1 的規模比例搭建模型進行試驗研究。本次試驗采用INV3060S 數據采集儀對加速度波動情況進行研究。該型數據采集儀可在選煤廠相對惡劣的環境下穩定應對分布式、長距離和多測點的監測要求[3]。針對加速度波動情況，所設計的測量點為水平環的左右中線點、垂直環的上下中線點以及鏈環與鏈環相連接的位置。為直觀對刮板鏈的波動情況進行分析，將加速度進行積分得出如圖2 所示。

圖2 刮板輸送機鏈條速度波動曲線

如圖2 所示，本次試驗刮板輸送機在4.5 s 的時刻啟動，并在7.8 s 速度達到1 m/s，并在此處進行波動；在21.3 s 的時刻，刮板鏈速度出現小幅的下降，并維持在0.97 m/s 附近；在37.6 s 時刻，刮板鏈條再次出現小幅下降，并維持在0.92 m/s 附近出現波動。但是，在43.1 s 時刻，刮板鏈速度出現大幅上升，并維持在1.05 m/s 附近出現較大的波動；在54.2 s 時刻，刮板鏈速度再次出現小幅下降，并維持在0.99 m/s 附近呈現較大的波動；在72.2 s 時刻，刮板鏈速度出現大幅增加，并于90.2 s 時刻系統開始停機，于94.8 s 時刻系統完全停機。

本文采用統計學的方法對刮板輸送機刮板鏈條傳動系統加速度的波動情況進行分析，通過計算得出如下結論：

1）刮板輸送機鏈條傳動系統加速度的數學期望值幾乎為0，表示加速度的波動在整體上呈現對稱情況；

2）刮板鏈加速度和速度的峭度水平均大于3，說明波動數據處于相對分散狀態，波動情況為系統的可承受范圍；

3）刮板鏈加速度和速度的峭度水平均小于8，說明在整個試驗階段系統零部件并未出現故障，本次試驗數據可信。

2.2 刮板輸送機鏈傳動系統張力波動試驗研究

為能夠真實反應刮板輸送鏈傳動系統在實際運行過程中的張力變化情況，在刮板鏈上安裝相應的應變測量裝置。同時，為了保證測量數據的準確性，還需對應變裝置進行校準。本次試驗主要將應變裝置貼于水平和垂直刮板鏈的中心位置[4]。對應所安裝應變貼片測量值的數學統計結果如表2 所示。

表2 鏈傳動張力數據統計學分析結果

如表2 所示，針對刮板鏈傳動系統所安裝的4個應變貼片所測量的數據，其期望值、標準差、峭度和偏度均處于同一水平，說明本次試驗數據可信。同樣，刮板輸送機鏈條傳動系統張力峭度均大于3 且小于8，說明張力波動處于分散狀態且在試驗過程中未出現嚴重故障。

3 結論

刮板輸送機為選煤廠的主要運輸設備，其性能直接決定整體的運輸性能和安全性。在實際生產中會由于鏈傳動出現較大的波動導致其出現故障，進而影響整體的運輸效率，尤其是加速度和張力的波動情況[5]。為此，本文重點針對SGD320/17B 刮板輸送機為例對其動態波動特性進行試驗研究并得出如下結論：

1）SGD320/17B 刮板輸送機鏈傳動系統的加速度波動在合理范圍之內，不會導致系統出現嚴重的故障；

2）SGD320/17B 刮板輸送機鏈傳動系統的張力波動同樣在合理范圍之內且分布相對較分散，而且機尾段鏈環的張力波動大于機頭處鏈環的張力波動。