我国矿用刮板输送机技术现状及发展探究

【摘 要】随着采煤工作面长度不断增加，工作面产量亦日益提升，为普遍适应煤矿大力发展机械化采煤的需求，煤机企业投入更大力量研究和开发新型的刮板运输机，本文对我国矿用刮板输送机的主要分类、未来刮板输送机技术研究的关键进行了分析和探讨。

【关键词】刮板输送机技术研究

目前我国矿用刮板输送机的类型很多，分类方法也很多，最常见的分类方式是按牵引链的结构形式划分。可分为双边链刮板输送机，双中链刮板输送机和单链刮板输送机3种。

1我国矿用刮板输送机的主要分类

1.1双边链刮板输送机

双边链型刮板输送机是目前使用最多的结构形式，其特点是能适应各种不同的煤质条件，适用范围较广。其优点：预张力较低，承受张力較大，链条能充满两侧槽帮内的链道，可起到自动清扫链道内积煤的作用；该类刮板输送机的缺点：溜槽磨损较大，两条链子受力不均匀，刮板易歪斜，在链轮处易发生跳链，弯曲性能较差，断链事故频发等。其代表性机型有英国的ML-722，日本的MRG-SL90，中国的SGW-250及SGB-764W/264等。

1.2双中链刮板输送机

双中链型刮板输送机两条链条直径相等，并列分布在溜槽中部，与双边链型刮板输送机相比，其链条在运转过程中受力均匀，弯曲性能较好，因此使用性能好，故障率较低。其代表性机型有德国的PFⅠⅤ-600型、中国的SGZ-730/320型、SGZ-764/264型刮板输送机等。

1.3单链刮板输送机

单链刮板输送机的特点是只有一条链条，因此相较上述两种结构类型，其结构简单、故障率低、受力均匀、运行平稳振动小、摩擦阻力小、溜槽利用率高和弯曲性能好，在输送机上不易出现堵塞。但缺点是预张力较大。其代表机型为德国的EKF1000-HB280型及中国的SGWD-250型等。

2未来刮板输送机技术研究的关键

目前，我国刮板输送机在总体设计、制造水平方面同国外同类机型相比差距不大，但在以下方面与国外相比仍有不少差距：①输送能力方面，国外刮板输送机输送能力已达4500t/h以上，而我国才达到2500t/h或3000t/h；②关键零部件寿命差距，国外重型刮板输送机中部槽过煤量最高可达1200Mt，而国内中部槽过煤量最高只有500Mt；③技术性能方面，国外积极应用机电一体化技术，研制开发了监测监控设备和故障诊断系统以及时了解设备运行工况，保证设备的安全运行，使得设备故障率大大降低，传动功率和生产能力得到提升，而我国这方面的研究仅处于起步阶段。针对以上差距，欲使我国刮板输送机技术取得长足进步，关键要集中研究力量攻克以下技术难点。

2.1加强基础理论研究

由于刮板输送机在采煤工作面工作，具有一定的特殊性。第一，工作环境恶劣。刮板输送机作为采煤工作面上唯一能够进行有效连续运输的设备，在使用过程当中，会承受拉力、压力、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，工作环境相对恶劣。第二，传动系统复杂。刮板输送机的传动系统主要有电动机、耦合器、减速器、链轮轴组、刮板链等部件组成，这些部件有机地结合在一起，共同组成了刮板输送机的传动链。第三，传动系统的串联结构。刮板输送机的传动系统是一种可修复的串联系统，由于各个设备串联在一起，任何部件发生故障，都会导致整个系统失效。因此，需不断地对其进行深入研究、准确而全面的理论分析才能够为大功率、大运量、长运距、高可靠性和长寿命的刮板输送机的研制提供可靠的理论支撑。

2.1.1精确的静力学计算

任何类型的刮板输送机的设计过程中，首要核心任务是进行精确的理论设计计算，例如刮板输送机运行阻力的研究，在安装刮板输送机和刮板输送机的使用过程中难免会受到水平方向、垂直方向乃至同时两个方向共同作用的载荷，在这些载荷的长时间作用下刮板输送机会相应的产生水平方向和垂直方向的弯曲，这些弯曲将导致刮板链工作载荷的增大，影响刮板输送机的工作阻力，进而影响刮板输送机的工作性能和寿命。因此进行精确的理论设计计算是设计出高性能和高可靠度刮板输送机的关键。

2.1.2准确的动力学分析

刮板输送机既实现工作面煤炭的运输，又为移架提供支撑、为采煤机提供运行轨道，其结构特征和恶劣的运行环境决定了它具有时变、耦合、非线性和重载等动力学特征。刮板输送机在非正常运行状态下，如启、制动过程以及在异常载荷的卡链工况下动力学问题也愈显突出，例如启动过程不同的启动方式下刮板链的最大张力与头尾电机的输出功率平衡性问题等。另外在正常运转过程中，链轮匀速转动，链速呈现周期性变化导致刮板机产生动载荷，该动载荷则是引发振动的起因，如何避免共振进行无共振设计应该成为领域内专家学者研究的重点。因此，实现准确地分析和评估在不同工况下传动系统的动态特性是设计大功率刮板输送机的必要条件。

2.2使用和研制新型材料

我国自行生产的刮板输送机，其主要零部件的寿命大都低于国外同型产品，其中圆环链和中部槽的寿命差距尤为突出。且中部槽是刮板输送机的主要部件，按重量或长度其约占整个刮板输送机总重量或总长度的70%～80%左右。因此，刮板输送机中部槽的数量决定着输送机的长度，其质量则决定着输送机的寿命和运输量，中部槽的良好质量是刮板输送机效率和寿命的重要保证。国外中部槽寿命已实现保证值为800万t的过煤量，最高可达1200万t的过煤量；而我国生产的中部槽寿命最高只达400～500万t左右的过煤量。分析其原因，造成该寿命差距的主要原因是国内没有研制、开发出生产这些关键零部件的材料，以致国内重型刮板输送机中部槽所用中板、链条等关键材料都要依靠进口，造成国内生产的重型刮板输送机总是滞后于国外的产品。例如，我国刮板输送机中部槽端头所用材料一般为ZGMn13型高锰钢，该高锰钢为耐磨钢的典型钢种，作为耐磨钢该种钢有其自身的优点，但是在制造过程中亦暴露出诸多问题，如焊接性能差，焊后易出现冷裂等。在采用新型耐磨钢ZG30SiMn来代替ZGMn13后，其焊接性能得到较大改善。ZG30SiMn耐磨钢的机械性能与ZGMn13非常接近，但其可焊性能好，在制造过程中容易控制焊缝质量，并可通过热处理提高其硬度，来保证耐磨性，从而使改进后的中部槽使用寿命大大提高。因此，研制和引进新型材料是提高刮板输送机零部件强度、耐磨性等各方面性能的根本，是提高其寿命的关键。

2.3改进关键部件

加工工艺链轮组是刮板输送机的重要传动部件，其由链轮、连接滚筒、轴承、浮动油封等组成，它在刮板输送机中不仅承受静载荷，同时也要承受脉动和冲击载荷，因此也是最易损坏的部件之一。所以，对链轮的加工工艺要求是：高强度、耐磨性好，同时还要具备良好的韧性以便能承载脉动和冲击载荷，保证其与刮板链的良好啮合。重型刮板输送机的使用寿命与链窝的加工质量关系密切，因此，在链轮轴的数控加工过程中，最为关键的技术是链窝的数控加工，而要做好链窝的数控加工，首先要掌握链轮的传动原理。链轮的主要动力来源于链轮轴，运用渐开线可以将链轮轴与链轮进行相互有效的连接，因此对链轮齿形以及链轮窝进行加工时，需要结合链轮的基本技术要求，并在此基础上进行有效加工，才可以保障动力依靠链轮可靠平稳的传递。此外，刮板输送机还有一些其他关键零部件的加工工艺有待改进和提高。

结语

综上所述，各煤炭企业对工作面综采设备的性能要求迅速提高，需求的增加将激励着国内的煤机生产企业将研制开发的重点转向了大装机功率、大运输量、长运输距离、高强度、高可靠性的重型刮板输送机，这亦是刮板输送机未来的发展方向。

参考文献：

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[2]薛金河，张秀全，李精草.刮板输送机发展概况[J].煤矿机械，2002（1）：4-5.

[3]吕金鎗.我国煤炭机械工业的现状与发展思路[A].中国煤炭工业协会

作者简介：许子梅，1977年7月，女，大学本科，现任中级工程师，从事机电方面工作。