礦用粉煤灰攪拌車的制作和應(yīng)用

劉康寧

0 引言

粉煤灰是煤燃燒后留下的細(xì)灰，屬于燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰的主要化學(xué)成分為：二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、三氧化二鐵、氧化鈣、二氧化鈦。近年來隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，已經(jīng)成為一種我國當(dāng)前大量排放的工業(yè)廢渣。大量的粉煤灰會(huì)造成揚(yáng)塵，污染環(huán)境；排入水系后也會(huì)造成河流淤塞，而其中的化學(xué)物質(zhì)還會(huì)危害人類體和其他生物。并且，大量粉煤灰又很難集中處理。

當(dāng)前，錨網(wǎng)噴支護(hù)工藝作為成熟的技術(shù)在煤礦支護(hù)中被大量采用，使巷道支護(hù)效果得到了顯著改善的同時(shí)，也造成了一定的成本負(fù)擔(dān)。隨著煤炭開采強(qiáng)度增加，巷道支護(hù)工作任務(wù)也越來越繁重，巷道噴漿需要消耗大量的水泥、河沙和石子[1]。

綜合利用粉煤灰噴漿用來支護(hù)巷道成為處理粉煤灰的一種較好的選擇。為了把粉煤灰變廢為寶，將粉煤灰和水泥、砂子按照一定的配比制成一種新型的噴漿材料，不僅處理了工業(yè)廢渣，還為燃煤電廠和煤礦均帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。然而此前粉煤灰的攪拌大多是通過人工作業(yè)來完成，不僅很難攪拌均勻，并且造成的浪費(fèi)也很嚴(yán)重，導(dǎo)致人工作業(yè)工作效率不高，巷道噴漿滯后于掘進(jìn)進(jìn)度。由此，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查，并且根據(jù)我礦現(xiàn)有條件，使用廢舊煤礦運(yùn)料車、防爆電機(jī)、減速機(jī)、皮帶等設(shè)備，設(shè)計(jì)并制作出一種礦用粉煤灰攪拌車，投入使用，效果良好。

圖1 粉煤灰攪拌車

1 粉煤灰攪拌車的設(shè)計(jì)

1.1 車體部分

從節(jié)能的角度出發(fā)，為了能在消耗相同功率下，夠得到最好的攪拌效果，我們選擇側(cè)入式攪拌。攪拌車的驅(qū)動(dòng)部分安裝在容器側(cè)壁，通過帶動(dòng)攪拌軸的旋轉(zhuǎn)使物料在容器內(nèi)上下翻滾，在很短的時(shí)間內(nèi)即可將大量的原料攪拌均勻。

粉煤灰攪拌車的攪拌容器為一節(jié)舊的U型運(yùn)料車車廂。該車廂車體長度為1.62 m，寬度為0.93 m，高度為1.20 m。車廂容積約為1.1 m3。通過技術(shù)改造，將廢舊礦車兩端面各焊接一塊5 mm厚的鋼板加固，使車體更加結(jié)實(shí)。在兩側(cè)鋼板正中位置開直徑160 mm 的圓口，并安裝6315 深溝滾珠軸承各一個(gè)[2]。軸承內(nèi)徑75 mm，外徑160 mm，高37 mm，車體兩側(cè)結(jié)構(gòu)見圖2。

攪拌軸由直徑80 mm 圓鋼車加工而成。全長1 816 mm，直徑略大于軸承內(nèi)徑。為了讓軸與軸承之間有更好的同軸性并且能承受住更大的軸向力和扭矩，通過采用熱裝的方法讓二者之間達(dá)到過盈配合。

圖2 攪拌車車體左、右側(cè)結(jié)構(gòu)

為了使攪拌車運(yùn)行起來更加平穩(wěn)，避免攪拌軸在工作過程中發(fā)生軸向偏移，兩邊緊貼軸承外側(cè)各安裝一個(gè)卡簧。

因?yàn)閿嚢柢囋诠ぷ鲿r(shí)，攪拌軸處在攪拌物料內(nèi)部，為防止物料從軸與軸承的間隙溢出或有雜質(zhì)滲入，需要在緊靠軸承內(nèi)側(cè)位置各安裝兩個(gè)油封。

在不影響車體正常使用的情況下通過焊接鋼板和工字鋼將防爆電機(jī)和減速機(jī)平穩(wěn)安裝，并且將底部拉車用的鏈環(huán)延伸。

攪拌車內(nèi)部的槳葉結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用40#扁鋼焊接而成，槳葉旋轉(zhuǎn)半徑為350 mm。

圖3 攪拌車槳葉

1.2 驅(qū)動(dòng)部分

攪拌車使用YB2-132S-4 隔爆型三相異步電機(jī)。該隔爆電機(jī)額定功率為5.5 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 440 r/min，工作效率為86%。

攪拌車使用WPS100型減速機(jī)。該減速機(jī)為蝸輪蝸桿減速機(jī)，減速比為60。

電機(jī)與減速機(jī)之間由三角皮帶傳動(dòng)。安裝位置如圖4所示。

該攪拌車的攪拌軸每分鐘24 轉(zhuǎn)。安裝完成后將一噸原材料放入車內(nèi)進(jìn)行攪拌試驗(yàn)，攪拌車可以正常啟動(dòng)并且穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4 攪拌車驅(qū)動(dòng)部分

2 維護(hù)和保養(yǎng)

2.1 軸承的保養(yǎng)

軸承是攪拌車的關(guān)鍵部件。軸承是否完好直接決定了攪拌車能否正常工作。由于軸承承擔(dān)了該設(shè)備的全部負(fù)荷，所以，良好的潤滑對(duì)軸承壽命有直接影響，因而要求潤滑油必須清潔，并且密封良好。由于井下環(huán)境粉塵較多，軸承在使用一段時(shí)間后應(yīng)該進(jìn)行清洗，并更換清潔的潤滑油。

2.2 電機(jī)的保養(yǎng)

由于井下環(huán)境潮濕，電機(jī)可靠的防爆性尤為關(guān)鍵，需要經(jīng)常清理和檢查電機(jī)的接線端子，并檢查接線盒接線螺絲是否有松動(dòng)。

還應(yīng)保證電機(jī)在運(yùn)行過程中潤滑良好，通常電機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間以后，應(yīng)更換潤滑油，或是運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承過熱或潤滑油變質(zhì)時(shí)，也需要及時(shí)更換潤滑油。

2.3 減速機(jī)的保養(yǎng)

齒輪是減速機(jī)內(nèi)部的核心零部件。減速機(jī)工作時(shí)，齒輪與齒輪之間相互嚙合，達(dá)到動(dòng)力傳遞的效果。由于齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度很高，在高速的運(yùn)轉(zhuǎn)下，齒輪非常容易磨損。所以每隔一階段間，就要對(duì)減速機(jī)的齒輪徹底檢查，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)予以解決。

減速機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，會(huì)使減速機(jī)內(nèi)部的溫度急劇上升。而減速機(jī)所使用的油封通常是采用橡膠制成，在高溫的環(huán)境中非常容易老化變形，導(dǎo)致潤滑油從油封變形的部位滲出，影響減速機(jī)的正常使用。所以平時(shí)要多注意觀察減速機(jī)潤滑油的滲漏。一旦發(fā)現(xiàn)減速機(jī)漏油，及時(shí)更換油封，然后補(bǔ)充適量的潤滑油，保證減速機(jī)的正常運(yùn)行。

2.4 皮帶的保養(yǎng)

盡量不要將油脂粘在皮帶上，皮帶沾上潤滑油等油垢后表面變得光滑，與皮帶輪之間的摩擦力變小，容易產(chǎn)生打滑并加速三角帶的損壞，應(yīng)及時(shí)清洗皮帶上的油污，盡量不要帶油作業(yè)。而且潤滑油會(huì)使皮帶在一定程度上硬化，長此以往會(huì)導(dǎo)致皮帶斷裂。

每隔一段時(shí)間要檢查皮帶表面，若出現(xiàn)裂紋說明皮帶已經(jīng)老化。需要更換新的皮帶。

除此以外，在攪拌車的使用過程中，還應(yīng)該注意檢查其他部位易磨損件的磨損程度，隨時(shí)更換磨損的零件。

3 應(yīng)用效果

自2018年起，粉煤灰攪拌車在某礦西二盤區(qū)成功應(yīng)用。攪拌好一噸噴漿用的粉煤灰混凝土漿并運(yùn)到噴漿工作面，僅僅需要五分鐘。通過與之前人工攪拌進(jìn)行對(duì)比并作出統(tǒng)計(jì)，得到數(shù)據(jù)，見表1。

表1 粉煤灰攪拌車與人工攪拌數(shù)據(jù)對(duì)比表

設(shè)計(jì)改造后的粉煤灰攪拌車實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。相對(duì)比原先的人力攪拌、運(yùn)料節(jié)省了大量的時(shí)間和人力，不僅大大提高了工作效率，而且為安全生產(chǎn)提供了保障。該粉煤灰攪拌車設(shè)計(jì)簡單，科學(xué)合理，利用現(xiàn)有廢舊材料和設(shè)備卻達(dá)到良好的使用效果，降耗節(jié)支，效益顯著。