關(guān)于刮板輸送機(jī)中間機(jī)身段的創(chuàng)新使用——梅花井煤礦原煤倉(cāng)分倉(cāng)刮板輸送機(jī)

李學(xué)有 LI Xue-you

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司梅花井煤礦，銀川 751400）

（Shenhua Ningxia Coal Industry Group Meihuajing Coal Mine，Yinchuan 751400，China）

0 引言

梅花井煤礦是神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司新建大型礦井之一，位居寧夏回族自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)鴛鴦湖礦區(qū)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為1200萬(wàn)噸，2011年設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為750萬(wàn)噸，日輸送量在最高達(dá)到2.4萬(wàn)噸。梅花井煤礦原煤倉(cāng)上有兩部SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機(jī)，原每部輸送能力為750t/h，電機(jī)功率為220KW。2010年底又進(jìn)行了改造，將電機(jī)功率改為355KW，每部輸送能力提升為1500t/h。礦井生產(chǎn)至2011年3月，由于刮板鏈、刮板及耐磨板磨損嚴(yán)重，運(yùn)輸原煤中頻繁出現(xiàn)斷鏈以致于影響生產(chǎn)。該礦于2011年5月份更換了兩部刮板機(jī)的刮板、刮板鏈及耐磨板，累計(jì)輸送量大約為1000萬(wàn)噸。根據(jù)集團(tuán)公司節(jié)能“雙增雙節(jié)”口號(hào)要求，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察研究，確定了一套減少刮板輸送機(jī)的刮板、刮板鏈及耐磨板的方案，現(xiàn)于大家進(jìn)行共享成果。

1 刮板輸送機(jī)刮板、刮板鏈及耐磨板磨損原因分析

1.1 該礦現(xiàn)用SGB1400/220D型雙邊鏈刮板機(jī)結(jié)構(gòu)原理

1.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 本產(chǎn)品由傳動(dòng)部、機(jī)頭鏈輪組件、中間槽箱（槽箱內(nèi)耐磨板、刮板鏈和刮板）、機(jī)尾鏈輪組件及電液推桿平板閘門等組成。

1.1.2 工作原理 SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機(jī)是以YB2-4501-4G電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)YOXA560型液力偶合器傳遞給M3RSF90型減速器，再由減速器輸出軸通過(guò)十字滑塊聯(lián)軸器傳遞給機(jī)頭鏈輪組建，由機(jī)頭鏈輪帶動(dòng)刮板鏈和機(jī)尾的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并由刮板鏈連接形成一個(gè)封閉的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，為防止刮板、刮板鏈磨損中間槽箱，在槽箱上固定耐磨板，當(dāng)耐磨板磨損超限后，進(jìn)行更換耐磨板，不對(duì)中間槽箱更換，方便靈活。如圖1所示SGB1400/220D型雙邊鏈刮板輸送機(jī)中間槽箱底部為承載段，槽箱上部為回空段，中間槽箱底部裝有電液推桿平板閘門，每部刮板輸送機(jī)在1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)原煤倉(cāng)上各裝有兩部電液平板閘門，電液推桿平板閘門正對(duì)原煤倉(cāng)上口。刮板輸送機(jī)機(jī)尾搭接膠帶輸送機(jī)，煤矸從刮板輸送機(jī)機(jī)尾倒料槽卸下后，向機(jī)頭運(yùn)輸，打開(kāi)中間槽箱底部電液推桿平板閘門，通過(guò)電液推桿閘門向煤倉(cāng)灌煤。

圖1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖示意圖

1.2 刮板、刮板鏈及耐磨板磨損原因分析 如圖2所示，由于刮板與耐磨板、刮板鏈與耐磨板長(zhǎng)期做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，再加上外部載荷作用，摩擦力很大，新更換的耐磨板與刮板鏈，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，刮板鏈與耐磨板接觸部分兩者都被相互磨損，刮板鏈與耐磨板接觸部分圓柱面磨成了平面，耐磨板表面被成一條深槽，如圖3、圖4從現(xiàn)場(chǎng)更換下來(lái)的刮板鏈與耐磨板實(shí)際照片。這種磨損屬于非正常磨損，正常磨損是刮板與耐磨板之間的磨損，耐磨板摩擦面整體磨損，不會(huì)出現(xiàn)深槽。如表1所示，刮板鏈的非正常磨損量是耐磨板正常磨損量的近3倍。

圖2 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

圖3 刮板鏈實(shí)拍現(xiàn)場(chǎng)磨損圖

圖4 耐磨板實(shí)拍現(xiàn)場(chǎng)磨損圖

2 解決方案

2.1 方案一：調(diào)換上耐磨板磨損部位，增強(qiáng)上耐磨板壽命 由于本型號(hào)的刮板輸送機(jī)使用下部耐磨板做承載面，在驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)刮板、刮板鏈運(yùn)行中，在下耐磨板帶載荷的刮板鏈處于張緊裝置，而上部耐磨板的空載刮板鏈處于松弛狀態(tài)，長(zhǎng)久以往上部耐磨板與刮板接觸多，造成上部耐磨板比下部耐磨板磨損較快，上部耐磨板壽命短。因刮板鏈與耐磨板磨損不在耐磨板中線上，當(dāng)上部耐磨板磨損達(dá)到量50%時(shí)，將上部耐磨板旋轉(zhuǎn)180°，磨損部位調(diào)換，增加了上部耐磨板的使用壽命。

2.2 方案二：堆焊刮板鏈耐磨層、耐磨板磨損深槽 在安裝或更換新刮板時(shí)，在刮板磨損部位使用耐磨焊條堆焊一層5mm厚的耐磨層，在增加刮板耐磨的同時(shí)，也加高了刮板與刮板鏈連接孔中心高度，減少了刮板鏈與耐磨板的接觸，減少了刮板鏈與耐磨板相互磨損，如圖5所示。當(dāng)耐磨板磨損的深槽達(dá)到5mm時(shí)，在月度停產(chǎn)檢修時(shí)間分別對(duì)兩部刮板輸送機(jī)上下耐磨板用耐磨焊條進(jìn)行堆焊，將深溝堆焊與耐磨板表面平直，如圖6所示。定期檢查刮板、耐磨板磨損部位堆焊層，當(dāng)刮板堆焊層小于2mm、耐磨板磨損的深槽達(dá)到5mm時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊。這樣使得刮板輸送機(jī)的刮板鏈、刮板及耐磨板壽命都不同程度的增加，操作起來(lái)又比較方便，堆焊耐磨板不用將其拆卸，堆焊刮板時(shí)也不需要將其拆卸，在底鏈堆焊與上耐磨板接觸部位，在上鏈堆焊與下耐磨板接觸部位，再運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)換上下鏈進(jìn)行堆焊。

圖5 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

圖6 刮板鏈與耐磨板磨損示意圖

從以上分析方案二比方案一更有效可行，工作量小，帶來(lái)效益巨大。方案一只增加了上部耐磨板的使用壽命，未增加刮板鏈及刮板壽命，當(dāng)上耐磨板磨損到一定程度時(shí)，將上耐磨板調(diào)轉(zhuǎn)180°，改變上耐磨板與刮板鏈非正常磨損部位，增加刮板輸送機(jī)上耐磨板壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于方案二，以下我們只對(duì)方案二進(jìn)行分析計(jì)算。

二是鼓勵(lì)發(fā)展股份合作模式。由于農(nóng)民對(duì)穩(wěn)定收入的偏好，以及如有高投入高收益的企業(yè)參與，農(nóng)民土地經(jīng)營(yíng)權(quán)所占的股份比例難以確定等原因，推進(jìn)難度較大。而聯(lián)合體內(nèi)部信息透明，成員彼此信賴，為破解難題創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。首先，在發(fā)揮聯(lián)合體內(nèi)部鄉(xiāng)村精英的示范引領(lǐng)作用的同時(shí)，還可借助村集體強(qiáng)有力的組織和帶動(dòng)；其次，抓住當(dāng)前土地經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證到戶、集體經(jīng)營(yíng)性資產(chǎn)折股量化到戶的契機(jī)，引入權(quán)威的第三方專業(yè)評(píng)估機(jī)構(gòu)，科學(xué)估價(jià)入股資源；第三，也是最重要的是重點(diǎn)培育聯(lián)合體的核心龍頭企業(yè)，其良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是推行“保底收益+按股分紅”分配模式的根本保障。

3 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的計(jì)算

3.1 計(jì)算刮板鏈更換標(biāo)準(zhǔn) 已知量：刮板輸送機(jī)運(yùn)行部分單位長(zhǎng)度質(zhì)量q0=56.4kg/m，輸送機(jī)長(zhǎng)度L=89m，輸送能力Q=1500t/h，運(yùn)行速度μ=0.96m/s，查表得到煤在刮板中間槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)ω=0.6，刮板在中間槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)ω0=0.2。

計(jì)算空載段阻力(單位：N)

式中：g——重力加速度，9.8N/kg；L——輸送機(jī)長(zhǎng)度，89m；q0——刮板輸送機(jī)運(yùn)行部分單位長(zhǎng)度質(zhì)量，56.4kg/m；ω0——刮板在中間槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)，0.2。

式中：Q——輸送能力，1500t/h；μ——運(yùn)行速度，0.96m/s。

重載阻力為（單位：N）：

式中：g——重力加速度，9.8N/kg；L——輸送機(jī)長(zhǎng)度，89m；q0——刮板輸送機(jī)運(yùn)行部分單位長(zhǎng)度質(zhì)量，56.4kg/m；ω0——刮板在中間槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)，0.2；ω——煤在刮板中間槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)，0.6；q——刮板輸送機(jī)運(yùn)行部分單位長(zhǎng)度質(zhì)量，434.03kg/m。

各張力點(diǎn)張緊力計(jì)算，下部刮板承載，且是一端布置傳動(dòng)裝置分析，首先計(jì)算最小張力點(diǎn)的位置，然后根據(jù)“逐點(diǎn)計(jì)算法”進(jìn)行計(jì)算。因一端傳動(dòng)如圖7所示，故最小張力點(diǎn)在1點(diǎn)，張緊力S1最小，由雙邊鏈查表得1點(diǎn)張緊力為（由機(jī)尾張緊裝置引起，單位：N）：

圖7 刮板張緊力分析示意圖

2點(diǎn)張力為（單位：N）：

式中：S1——1點(diǎn)的張緊力，4000N；

Wk——空載段阻力，13838.42N。

考慮到刮板鏈、刮板繞過(guò)從動(dòng)鏈輪時(shí)的曲線阻力，曲線阻力時(shí)從動(dòng)鏈輪與刮板鏈、刮板相遇點(diǎn)張力S2的0.05倍取，則3點(diǎn)張力（單位：N）：

4點(diǎn)張緊力S4等于3點(diǎn)張緊力S3與重載段阻力Wzh之和，4點(diǎn)張緊力為（單位：N）：

式中：S3——3點(diǎn)的張緊力，14530.34N；Wzh——重載阻力，239692.34N。

由刮板鏈安全系數(shù)效驗(yàn)，雙邊刮板鏈抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)為：

式中：Sp——為一條刮板鏈的破斷力，先使用的刮板鏈設(shè)計(jì)破斷力，850kN；λ——兩條刮板鏈符合分配不均勻系數(shù)，圓環(huán)鏈取0.85；Smax——最大張緊力，取S4=254222.68N。

刮板輸送機(jī)在滿載工作時(shí)，刮板所受臨街張緊力為：

式中：σ——需用應(yīng)力，（Pa）；Fn——拉伸力，（N）；A——受拉伸的截面積，（m2）。

隨著刮板輸送機(jī)刮板鏈磨損，刮板鏈鏈條橫斷面面積減少，刮板鏈實(shí)際破斷力也在不斷減小，當(dāng)實(shí)際破斷力小于刮板輸送機(jī)刮板臨界張緊力時(shí)，滿載運(yùn)行時(shí)，就會(huì)造型刮板鏈斷鏈現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)我們只能靠測(cè)量磨損后刮板鏈面積的方法，確定是否進(jìn)行更換刮板鏈。

式中：A0——磨損后的刮板鏈斷面面積，（m2）；[σ]——許用應(yīng)力，（Pa）；A——刮板鏈出廠斷面面積，（m2）；Sp0—刮板所受臨街張緊力，254222.68N；Sp——為一條刮板鏈的破斷力，先使用的刮板鏈設(shè)計(jì)破斷力，850kN。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)刮板鏈磨損后斷面面積與原出廠斷面積之比小于73.9%時(shí)，就必須進(jìn)行更換刮板鏈，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量計(jì)算我礦2011年5月份更換了的刮板鏈以達(dá)到了更換標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算 截止2011年5月份我礦更換原煤倉(cāng)刮板輸送機(jī)刮板鏈、刮板及耐磨板，大約累計(jì)完成原煤運(yùn)輸1000萬(wàn)噸，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量更換下來(lái)的刮板鏈、刮板及耐磨板磨損量如表1所示。

表1 刮板鏈、刮板及耐磨板磨損對(duì)比表（mm）

通過(guò)表1磨損量及處理方案的比較：

①耐磨板與刮板鏈之間的非正常磨損是造成耐磨板損壞的主要原因，對(duì)耐磨板采用以上解決方案處理后，耐磨板只是正常磨損，使得耐磨板壽命至少增加1倍。節(jié)約耐磨板40.26噸鋼材，按6500元/噸計(jì)算，節(jié)約資金6500元/噸×40.26噸=261690元。②對(duì)刮板采用以上解決方案處理后，刮板磨損層增加了可磨損量的近3倍，使得耐磨板壽命至少增加3倍。兩部刮板輸送機(jī)共有400根刮板，則可節(jié)省資金750元/根×400×3=900000元。③在增加刮板耐磨層的同時(shí)，加高了刮板鏈與耐磨板接觸的高度，減輕兩者之間的磨損，刮板鏈的壽命也至少提高1倍。兩部刮板輸送機(jī)在用刮板鏈共800掛，連接環(huán)800個(gè)，則可節(jié)省資金800元/掛×400×3=960000元。④合計(jì)節(jié)約資金：261690元+900000元+960000元=2121690元。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)約能源消費(fèi)、降低能耗標(biāo)準(zhǔn),從經(jīng)濟(jì)的角度講,就是要通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、科學(xué)管理、技術(shù)進(jìn)步和合理有效利用資源等途徑，減少?gòu)哪茉瓷a(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的損失和浪費(fèi)，以最少的能源消耗獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。本文研究成果正在研究運(yùn)行階段，節(jié)省資金巨大，甚至都超過(guò)以上計(jì)算節(jié)約資金，這套方案是值得推廣的一套好方案。

[1]洪曉華主編.礦山運(yùn)輸與提升（2版）[M].徐州中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005，7（2007，1 重?。?

[2]劉鴻文主編.材料力學(xué)Ⅰ（4版）[M].北京：高等教育出版社，2004，1.

[3]黃吉敏.刮板輸送機(jī)的安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)的改進(jìn)[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2010(07).