重型刮板機(jī)斷鏈裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉振江

摘要：神華哈爾烏素露天礦選煤廠原煤車間毛煤倉頂配倉刮板機(jī)選用的是SGB系列重型刮板輸送機(jī)，其設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)輸量大、輸送距離長、安裝維修方便，性能可靠，中間槽采用全鋼焊接結(jié)構(gòu)具有互換性，機(jī)頭、機(jī)尾全部采用板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：刮板機(jī);斷鏈;優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

刮板輸送機(jī)雖然是選煤廠應(yīng)用較多設(shè)備，但是膠帶機(jī)的各種保護(hù)裝置齊全，包括跑偏、拉繩、防撕裂、打滑等等，而用于刮板機(jī)的保護(hù)較少，且都是一些常用的電氣綜合保護(hù)，如過流、欠壓、過載等，缺乏機(jī)械方面的監(jiān)測保護(hù)，不能很好的滿足于現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)的安全需求。所以刮板機(jī)斷鏈保護(hù)裝置必須設(shè)計(jì)考慮全面，保證運(yùn)行平穩(wěn)，動作靈活、可靠。若出現(xiàn)斷鏈、掉鏈故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，會造成刮板機(jī)壓死，設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞甚至人員傷亡的嚴(yán)重情況，直接影響生產(chǎn)和人員安全。

一、造成斷鏈的原因及預(yù)防措施

（一）造成斷鏈的原因

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況及多年的刮板機(jī)維修經(jīng)驗(yàn)，分析發(fā)現(xiàn)斷鏈主要原因有以下幾種原因：

1.鏈條或刮板在運(yùn)行過程中突然被外力卡住，瞬間產(chǎn)生大的沖擊使鏈條斷裂。

卡住鏈條原因眾多：溜槽對口有錯(cuò)位，掛住了刮板或者鏈條、連環(huán);尺寸較大的條形鐵器落入刮板機(jī);因巷道頂板不夠高，機(jī)頭較高，當(dāng)大煤塊或矸石在運(yùn)輸過程中，卡在刮板與頂板之間，對鏈條產(chǎn)生沖擊而斷裂。

2.鏈條漲得過緊

刮板機(jī)絲杠張緊超限，當(dāng)鏈條或刮板輕微受卡或刮板機(jī)過載時(shí)，沒有緩沖余地，增大了鏈條的張力，致使鏈條斷裂;鏈條漲的過緊，增加了鏈條的初張力，縮短其使用壽命，更易斷裂。

3.鏈條跳牙

鏈條過松、磨損嚴(yán)重或者兩條鏈條長短存有較大誤差，出現(xiàn)以上情況，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)到機(jī)頭鏈輪處時(shí)，會發(fā)生跳牙現(xiàn)象，使鏈輪的連環(huán)受到鏈輪牙齒的沖擊，造成連環(huán)變形、斷裂。

4.超載運(yùn)行

當(dāng)輸送煤量過大時(shí)，在超負(fù)荷情況下啟動電動機(jī)，增大了鏈條承受的動張力，致使鏈條斷裂。

5.兩條鏈條的連環(huán)節(jié)距不一樣

使得負(fù)荷偏重于某一條鏈條，致使該鏈條過載運(yùn)行，長期運(yùn)行使得鏈條過疲勞，引起斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

除了以上情況，變形連環(huán)多、刮板機(jī)機(jī)道不平不直、回煤多都會使得鏈條嚙合不好，兩邊受力不均勻引起斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

（二）防止斷鏈措施

1. 提高鏈條的制造質(zhì)量

在鏈條的選擇采購時(shí)，應(yīng)該充分的考慮鏈環(huán)形狀、尺寸對鏈條應(yīng)力的影響，并考慮在運(yùn)轉(zhuǎn)中的受力狀態(tài)、疲勞、變形、腐蝕、磨損等情況，使所用的鏈環(huán)不僅具有合理的形狀、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)尺寸，并應(yīng)具有取優(yōu)良材料、合理的熱處理工藝，保證所選用鏈條的質(zhì)量完全滿足生產(chǎn)需要。

2.加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

為了保證煤料的順利平穩(wěn)運(yùn)輸，應(yīng)該對工作面的刮板輸送機(jī)進(jìn)行定期的維護(hù)檢修工作，這樣就能把可能發(fā)生的機(jī)械事故、隱患及早的排除。其次還應(yīng)該加強(qiáng)對設(shè)備的日常管理。做到刮板、連接環(huán)、螺栓、螺母，彈簧墊齊全緊固，當(dāng)發(fā)現(xiàn)刮板彎曲變形時(shí)及時(shí)的更換，并注意鏈條的張緊度，使之松緊合適。再者，當(dāng)鏈條工作到一定時(shí)間，還沒有受到嚴(yán)重磨損時(shí)，可通過改變平環(huán)、立環(huán)安裝方位，變動鏈條磨損較大的部位，延長鏈條使用壽命，防止鏈條的斷鏈。

3.加強(qiáng)操作人員的技能水平

刮板機(jī)的操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)后方可上崗，必須熟知刮板機(jī)結(jié)構(gòu)性能，工作原理。操作時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，定期做好維護(hù)保養(yǎng)工作。日常點(diǎn)檢仔細(xì)認(rèn)真，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行解決，防止事故發(fā)生。

二、刮板機(jī)斷鏈動作裝置的改造背景

神華哈爾烏素露天礦選煤廠刮板機(jī)斷鏈動作裝置，采用的是傳統(tǒng)的觸碰監(jiān)測方式，整體裝置安裝于刮板機(jī)溜槽內(nèi)部，采用接近開關(guān)采集動作信號。該裝置存在許多不足之處，不能更好地滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)運(yùn)行。所以對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)、改造。具體不足之處主要有一下幾個(gè)方面：

（一）1斷鏈動作裝置結(jié)構(gòu)粗糙，極易誤動作，造成整條輸煤系統(tǒng)的聯(lián)鎖停機(jī)

原斷裂動作裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用的是螺桿、螺母配合，用M16的螺桿配套M20的螺母，形成間隙配合，保證回轉(zhuǎn)順暢。這樣的配合顯然缺乏精度，使得回轉(zhuǎn)擺動幅度不易確定，信號頻率變化不穩(wěn)定，不能更好地監(jiān)測，造成誤動作。另外這種連接，接觸部位只是兩個(gè)點(diǎn)，極易使得斷裂動作裝置在外部風(fēng)力的作用下擺動，造成誤動作。

原斷裂裝置的觸碰部件為鐵條，觸碰到鐵質(zhì)的刮刀，反彈力大，傳遞到裝置的震動也大，不利于信號的平穩(wěn)監(jiān)測。刮板機(jī)運(yùn)行中，觸碰部件與每個(gè)刮刀反復(fù)的碰撞，使得鐵質(zhì)觸碰條磨損較快，更換周期短。另外兩邊的觸碰貼條磨損不一致了，會造成兩邊的信號返回頻率不同，出現(xiàn)斷鏈誤動作。

（二） 安裝位置不合理

斷鏈動作裝置安裝于刮板機(jī)機(jī)尾、機(jī)頭溜槽內(nèi)部，鏈輪的上方，鏈輪下方是毛煤倉入料倉口。由于在鏈輪上方，當(dāng)刮板機(jī)煤料量較多時(shí)，裝置極易被煤塊碰撞，造成誤動作或損壞機(jī)構(gòu)。再者，裝置維修維護(hù)時(shí)，檢修人員需要進(jìn)入溜槽進(jìn)行工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且十分危險(xiǎn)，不小心就會有跌入倉內(nèi)的可能。

斷鏈動作裝置安裝于溜槽內(nèi)，十分不便于巡檢人員的直觀檢查，致使不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置的運(yùn)行狀況。

（三）信號監(jiān)測不全面

原裝置只安裝于刮板機(jī)的一側(cè)，但由于SGB重型刮板機(jī)的刮刀長度為1.6米，刮刀之間的距離為1.2米，所以當(dāng)另一側(cè)的鏈條斷鏈或刮刀斷開，裝置不能及時(shí)監(jiān)測到斷鏈信號，需運(yùn)行1/2行程后才能被檢測到，不能保證及時(shí)停機(jī)，從而損壞設(shè)備，或使得刮刀吊入倉中，損壞下游洗選設(shè)備。

三、裝置的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)

針對以上的不足或缺陷，研究刮板機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)、制作出新的裝置

（一）優(yōu)化斷鏈保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

①減小回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配合間隙，保證回轉(zhuǎn)靈活，動作精準(zhǔn);選用φ16軸、軸套配合。②將觸碰機(jī)構(gòu)改為可拆解式，在需要更換觸碰條時(shí)，只需拆開直接取出進(jìn)行更換;③增加反方向限制片，防止觸碰機(jī)構(gòu)反方向運(yùn)動，防止由慣性引起的頻率不一致。④將觸碰部位有鐵質(zhì)條改為膠條，增加緩沖，減少磨損。

（二）改變安裝位置

將裝置的安裝位置改在機(jī)頭、機(jī)尾溜槽的外部，上方，延長觸碰機(jī)構(gòu)擺臂的長度，將其伸入溜槽內(nèi)進(jìn)行動作監(jiān)測。主板、接近開關(guān)探頭也安裝于外部，運(yùn)行人員可直觀對裝置的工作情況進(jìn)行檢查。也便于了檢修人員維修維護(hù)。

（三）增設(shè)斷鏈監(jiān)測裝置，增加一組信號采集，重新設(shè)計(jì)監(jiān)測方法

在兩側(cè)鏈條處都裝斷鏈動作機(jī)構(gòu)，分別監(jiān)測兩條鏈的運(yùn)行情況。運(yùn)用機(jī)械聯(lián)動監(jiān)測機(jī)構(gòu)與接近開關(guān)相結(jié)合，將刮刀行進(jìn)中的動態(tài)運(yùn)行信號，經(jīng)由接近開關(guān)傳遞給PLC進(jìn)行一個(gè)“時(shí)間”周期掃描，進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測的一個(gè)過程。

擺臂被刮刀的行進(jìn)運(yùn)動軌跡推動，在達(dá)到夾角大于α?xí)r位置開關(guān)接收不到擺臂的位置信號，中斷向PLC發(fā)送信號。擺臂受重力作用回?cái)[達(dá)到反向極限夾角β，在α+β角度范圍內(nèi)接近開關(guān)始終可以接收到擺臂的位置信號，如此反復(fù)。接近開關(guān)收到的開關(guān)量信號量間隔時(shí)間即是刮板鏈及刮刀的進(jìn)給位置周期時(shí)間，此時(shí)需在PLC程序中制作虛擬時(shí)間繼電器，當(dāng)規(guī)定時(shí)間內(nèi)無信號反饋即認(rèn)定發(fā)生斷鏈報(bào)警發(fā)出“斷鏈故障信號”停機(jī)，同時(shí)位于刮板機(jī)兩側(cè)相對應(yīng)的斷鏈監(jiān)測裝置，相互之間做“映射”左右兩個(gè)信號間隔時(shí)間超過允許范圍即可認(rèn)定發(fā)生單側(cè)斷鏈故障，發(fā)出“斷鏈故障信號”停機(jī)。

四、結(jié)語

能夠很好地解決生產(chǎn)實(shí)際中的斷鏈故障的監(jiān)測問題。通過上面的附圖能夠直觀地看出斷鏈監(jiān)測器的工作原理，監(jiān)測器主要是利用了刮刀在行進(jìn)間的間隔時(shí)間，推動開關(guān)擺臂運(yùn)動，并且通過接近開關(guān)將位置信號傳遞給上位機(jī)，通過校準(zhǔn)“時(shí)間”能過精確地監(jiān)測刮刀正常運(yùn)轉(zhuǎn)的信號，特別是對槽架較寬的刮板機(jī)兩端同監(jiān)測，具有較大的實(shí)際使用意義。