SGZ1000/2000刮板機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

祁靈通

(晉能控股裝備制造集團(tuán) 金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006)

0 引言

晉能控股裝備制造集團(tuán)長(zhǎng)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(jù)煤層作業(yè)環(huán)境決定采用放頂煤工藝，配套設(shè)備為金鼎公司SGZ1000/2000前后部刮板機(jī)、SZZ1200/525轉(zhuǎn)載機(jī)、PLM3500破碎機(jī)、ZF11000-20.5-38D型液壓支架和MG500/1170-AWD1型雙滾筒采煤機(jī)。

在特殊工況使用過(guò)程中，采煤機(jī)截割滾筒在刮板機(jī)機(jī)頭和機(jī)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(shè)備推進(jìn)不暢；且推移底板體積龐大，增加了刮板機(jī)與底板間的摩擦阻力，使得推移工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，降低了推進(jìn)效率；機(jī)尾緊鏈工作為人工作業(yè)，機(jī)械沖擊大，不利于人身安全。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤炭設(shè)備逐步向高端智能化方向發(fā)展，刮板輸送機(jī)也需實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸和故障自動(dòng)診斷等功能，為此，金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限公司決定對(duì)原有的SGZ1000/2000刮板機(jī)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

1 三機(jī)配套參數(shù)

三機(jī)配套主要是解決各種綜采設(shè)備相互協(xié)調(diào)、相互制約的問(wèn)題，其主要參數(shù)有：采煤高度、過(guò)煤空間、梁端距、鏟間距、行人空間、中部臥底量、機(jī)頭(尾)臥底量等，見(jiàn)表1。

表1 三機(jī)配套參數(shù) mm

臥底量是指采煤機(jī)搖臂下擺到極限位置時(shí)，滾筒最下截齒超出刮板機(jī)底板的垂直深度，臥底量設(shè)計(jì)是為了采煤機(jī)割平工作面底板，使設(shè)備適用于不同的地質(zhì)條件，尤其是機(jī)頭(尾)處的三角區(qū)，合理的臥底量可以使機(jī)頭尾推進(jìn)順暢，有助于工作面的快速推進(jìn)。在實(shí)際配套中，煤礦使用者對(duì)采煤機(jī)臥底量的要求都比較關(guān)注，尤其是機(jī)頭(尾)處臥底量。

2 刮板機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)

SGZ1000/2000刮板機(jī)設(shè)計(jì)為端卸方式、伸縮機(jī)尾結(jié)構(gòu)，功率為2×1 000 kW，驅(qū)動(dòng)裝置采用進(jìn)口弗蘭德減速器和寧夏西北變頻電機(jī)平行布置；緊鏈方式為液壓閘盤(pán)緊鏈+機(jī)尾伸縮緊鏈，鏈速為1.35 m/s，運(yùn)量為2 000 t/h；刮板鏈為中雙鏈形式，每掛長(zhǎng)50 m、重9 t；溜槽采用整體鑄焊封底板結(jié)構(gòu)，板材材質(zhì)采用進(jìn)口450高強(qiáng)度耐磨鋼板，機(jī)頭、機(jī)尾采用各5節(jié)變線(xiàn)設(shè)計(jì)，變線(xiàn)總量為150 mm；聯(lián)接耳采用厚為110 mm、孔徑為Φ73 mm的單耳與支架推移桿聯(lián)接，機(jī)頭、機(jī)尾均設(shè)計(jì)了采煤機(jī)限位裝置；銷(xiāo)軌采用鍛造材質(zhì)，節(jié)距為147 mm。SGZ1000/2000刮板機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1-機(jī)頭部分；2-變線(xiàn)槽；3-中部槽；4-刮板鏈；5-銷(xiāo)軌；6-伸縮機(jī)尾；7-驅(qū)動(dòng)裝置圖1 SGZ1000/2000刮板機(jī)結(jié)構(gòu)

3 優(yōu)化方案

3.1 機(jī)頭、機(jī)尾部分優(yōu)化

原采煤機(jī)走到刮板機(jī)機(jī)頭極限位置時(shí)，截割滾筒距離鏈輪中心1 382 mm，為滿(mǎn)足快速推進(jìn)需求，礦方要求采煤機(jī)截割滾筒與刮板機(jī)機(jī)頭鏈輪中心重合或越過(guò)鏈輪中心，采煤機(jī)走到刮板機(jī)機(jī)尾極限位置時(shí)，截割滾筒距離鏈輪中心140 mm；為滿(mǎn)足復(fù)雜特殊的工況環(huán)境使用要求，礦方要求采煤機(jī)截割滾筒與刮板機(jī)機(jī)尾鏈輪中心重合或越過(guò)鏈輪中心，從而達(dá)到整個(gè)機(jī)尾組件推移底板處不留余煤的效果，方便刮板機(jī)的快速推進(jìn)。

針對(duì)以上問(wèn)題，我公司將原刮板機(jī)機(jī)頭部分中心高由1 020 mm降到1 000 mm，同時(shí)對(duì)外形輪廓也進(jìn)行了改進(jìn)，增大其臥底量；將機(jī)頭過(guò)渡槽也作出相應(yīng)改進(jìn)，與之配套的擋板較之前增設(shè)一節(jié)六齒銷(xiāo)軌，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為變線(xiàn)擋板；與其配套的鏟板改進(jìn)與擋板相似，最大限度發(fā)揮采煤機(jī)在機(jī)頭處的割煤效果。優(yōu)化機(jī)頭結(jié)構(gòu)后采煤機(jī)在極限位置的配套關(guān)系如圖2所示。

機(jī)尾部分從原中心高850 mm降到800 mm，增大其臥底量，同時(shí)改變活動(dòng)翼板結(jié)構(gòu)，使采煤機(jī)搖臂盡可能地前移；將機(jī)尾處擋板重新設(shè)計(jì)，增加銷(xiāo)排；為方便采煤機(jī)行走，新式擋板處還增設(shè)一節(jié)電纜槽。優(yōu)化機(jī)尾結(jié)構(gòu)后采煤機(jī)在極限位置的配套關(guān)系如圖3所示。

3.2 推移部分優(yōu)化

原推移部分存在體積過(guò)大、復(fù)雜工況時(shí)推進(jìn)難度大等問(wèn)題，為此在機(jī)頭、機(jī)尾推移處均增設(shè)抬高裝置，以方便遇到復(fù)雜工況時(shí)的推進(jìn)；機(jī)尾推移由原整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為分體結(jié)構(gòu)，方便組裝及運(yùn)輸。優(yōu)化后的推移橫梁結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1-采煤機(jī)搖臂；2-機(jī)頭架；3-過(guò)渡槽圖2 優(yōu)化機(jī)頭結(jié)構(gòu)后采煤機(jī)在極限位置的配套關(guān)系1-刮板機(jī)尾部分；2-采煤機(jī)搖臂圖3 優(yōu)化機(jī)尾結(jié)構(gòu)后采煤機(jī)在極限位置的配套關(guān)系1-抬高裝置；2-推移橫梁；3-聯(lián)接座圖4 優(yōu)化后的推移橫梁結(jié)構(gòu)(增加抬高裝置)

為方便機(jī)頭、機(jī)尾處的端頭架、過(guò)渡架和中間架之間能更好地過(guò)渡，在原產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加過(guò)渡推移底座，由原設(shè)備的頭尾各三部增加為頭尾各六部，均通過(guò)固定銷(xiāo)與變線(xiàn)槽聯(lián)接。過(guò)渡推移底座結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1-推移底座；2-固定銷(xiāo)圖5 過(guò)渡推移底座結(jié)構(gòu)

3.3 驅(qū)動(dòng)部分優(yōu)化

驅(qū)動(dòng)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(jiān)測(cè)傳感器和電機(jī)軸承溫度等監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置，并具備數(shù)據(jù)采集上傳功能，同時(shí)建立機(jī)頭、尾監(jiān)測(cè)分站，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)部關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、顯示、傳輸，為智能化奠定良好基礎(chǔ)。變頻電機(jī)可通過(guò)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行速度，并通過(guò)集中控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和對(duì)刮板機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控。通過(guò)變頻一體機(jī)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電氣軟啟動(dòng)代替耦合器機(jī)械軟啟動(dòng)，解決重載啟動(dòng)難題，具有電氣(機(jī)械)沖擊小、全程動(dòng)態(tài)功率平衡、節(jié)能降耗、低速檢修等優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

3.4 緊鏈系統(tǒng)升級(jí)

機(jī)尾處布置鏈條自動(dòng)張緊控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)自張緊功能，鏈條可始終處于理想張力狀態(tài)，減阻降耗。其原理是通過(guò)感應(yīng)油缸無(wú)桿腔內(nèi)壓力的變化來(lái)控制其伸縮，實(shí)現(xiàn)鏈條的自動(dòng)張緊與松弛：當(dāng)油缸無(wú)桿腔壓力達(dá)到上行臨界點(diǎn)壓力值時(shí)，油缸泄液收縮，鏈條松弛；當(dāng)油缸無(wú)桿腔壓力降到下行臨界點(diǎn)壓力值時(shí)，控制閥組給油缸供液，油缸伸出，鏈條張緊；當(dāng)油缸無(wú)桿腔壓力保持在區(qū)間壓力值時(shí)，系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)，不動(dòng)作，即鏈條處于適合張緊狀態(tài)。伸縮機(jī)尾控制系統(tǒng)如圖7所示。

1-減速器；2-傳感器；3-變頻一體機(jī)圖6 驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 伸縮機(jī)尾控制系統(tǒng)

4 優(yōu)化效果

優(yōu)化后的SGZ1000/2000刮板機(jī)與原刮板機(jī)相比，機(jī)頭、尾處有了更大的臥底量，有效地提高了采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾處的割煤效果，同時(shí)與改進(jìn)后的推移裝置配合，保障采煤工作面的順利推進(jìn)。優(yōu)化前、后的刮板機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2，改進(jìn)后的SGZ1000/2000刮板機(jī)如圖8所示。

表2 優(yōu)化前、后的刮板機(jī)參數(shù)

圖8 改進(jìn)后的SGZ1000/2000刮板機(jī)

5 結(jié)語(yǔ)

原SGZ1000/2000刮板機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中遇到種種弊端，通過(guò)本次改進(jìn)，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)形式，使SGZ1000/2000刮板機(jī)使用性能得到了很大提升，同時(shí)可為其他型號(hào)刮板機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考。