煤矿用SGB620/40T刮板机伸缩机头的改造

武昆昆

(山西晋煤集团 金鼎煤机矿业有限责任公司,山西 晋城 048006)

1 技术背景及现状

目前，SGB620/40T刮板机(通常也叫40T刮板机)在煤矿中使用极其普遍，大型煤矿多用于机械化开拓和掘进，小型煤矿主要用于掘进和采煤。刮板机在使用过程中需要不断地延伸、缩短，因此就需要不断地拆链、接链。而传统的接链方式特别危险，存在安全隐患。传统的接链方式是：当溜槽对接好后，将刮板链从后往前连接，将最后一个接头传递到刮板机机头用卡链器夹紧上链；然后给输送机送电，通过电机反转的方式将底链带到链轮上面，电机点动与减速器制动轮配合使用，把多余的链传递到机头，去除多余的链后用接链环把链接起来。接链环接链时必须是点动电机的司机和减速器制动轮的操作人员与负责接链的工作人员相互密切配合，负责接链的工作人员两手各抓链的一头，即一手抓接链环，另一手抓另一头链环，链环必须立起来，当制动轮松开时必须是正好点动电机，接链环正好此时插入立环，负责接链的工作人员的手必须在电机断电前松开。由于电机不能点动时间太长，否则容易拉坏卡链器，造成链环射起来伤人，如果电机点动时间短，负责接链的工作人员还没有松开手，常常会将手的大拇指夹在立环和接链环之间切断大拇指，造成终身遗憾。因此，对SGB620/40T刮板机机头进行改造势在必行。

2 具体的改造内容和关键技术点

2.1 改造前、后的SGB620/40T刮板机机头

图1为改造前的标准SGB620/40T刮板机机头。

对标准SGB620/40T刮板机的机头架、过渡槽进行改造，重新设计机头底座、滑动槽、固定槽，机头部中的链轮、舌板、拨链器及驱动装置连接尺寸不变。改造后的机头架下方设有机头底座，且机头架滑动于机头底座上，机头架与滑动槽固定，固定槽与机头底座固定，滑动槽和固定槽插接且相对滑动，机头架与其后侧的机头底座之间设有与两者固定且前后放置的油缸。工作时，根据煤矿井下生产的需求，通过控制油缸的伸缩，进而控制机头架的伸缩，解决了因拆链、接链造成的安全隐患问题。改造后的SGB620/40T刮板机机头如图2所示。

图1 改造前的标准SGB620/40T刮板机机头

图2 改造后的SGB620/40T刮板机机头

2.2 技术关键点

(1) 由油缸推拉实现机头伸缩，需要计算选择合适的油缸。

(2) 在机头架下方设有机头底座，机头架与底座要相对滑动，相对滑动的接触面必须保证加工精度。另外，将机头架抬高才能使得机头架在机头底座上滑动，以便于更好地与另外一部SGB620/40T刮板机进行搭接卸料，机头架抬高的角度由机头底座决定，设计时机头底座抬高角度α=6°。

(3) 机头架下方由于设有机头底座，就需要设计过渡槽与之相适应，并与中部槽连接，保证刮板链在连接处顺利通过。

3 具体的改造设计

3.1 推移油缸计算选型

SGB620/40T刮板机的电机功率为40 kW，电机转速n=1 470 r/min，减速器速比i=24.564，刮板机设计长度L=100 m，刮板机运量Q=150 t/h，刮板链条链速v=0.86 m/s，刮板链规格(边双链)为Φ18×64 mm，刮板链条每米重量q0=18.4 kg/m，刮板机倾角β=0°。

3.1.1 刮板机运行阻力的计算

刮板机单位长度上货载质量q为：

q=Q/(3.6v).

(1)

将数值代入式(1)计算得：q=48.45 kg/m。

刮板机有载分支的基本运行阻力WZh(kN)为：

WZh=(q×ω+q0×ω′)L×g×cosβ+(q+q0)L×g×sinβ.

(2)

其中：g为重力加速度，g=9.8 m/s2；ω为物料在溜槽中移动的阻力系数，物料为煤时ω=0.6；ω′为刮板链条在有载分支溜槽中移动时的阻力系数，ω′=0.4；q0为刮板链条每米重量，q0=18.4 kg/m。

将数值代入式(2)计算得：WZh=35.7 kN。

刮板机无载分支的基本运行阻力WK(kN)为：

WK=q0×ω″×L×g×cosβ.

(3)

其中：ω″为刮板链条在无载分支溜槽中移动时的阻力系数，当底槽封底时ω″=0.3～0.4，当底槽敞底时ω″=0.5～0.95，本设计取ω″=0.95。

将数值代入式(3)计算得：WK=17.13 kN。

刮板机弯曲时有载分支运行阻力WZh′和无载分支运行阻力WK′分别为：

WZh′=K1×WZh.

(4)

WK′=K1×WK.

(5)

其中：K1为刮板机弯曲运行时附加阻力系数，K1=1.1。

将数值代入式(4)、式(5)计算得：WZh′=39.27 kN，WK′=18.84 kN。

刮板机运行总阻力W为：

W=K2×(WZh′+WK′).

(6)

其中：K2为刮板链条绕上头部、尾部链轮回转时的附加阻力系数，K2=1.08～1.1，本设计取K2=1.09。

将数值代入式(6)计算得：W=63.34 kN。

3.1.2 刮板机链条张力的计算

图3为机头部单驱动时链条张力示意图。刮板链条主动链轮绕出点1的张力S1为最小张力点，用来保证机头链轮下的链条下垂不大于2个环节距，刮板链为单链时S1=2 kN～3 kN，双链或重型时S1=4 kN～6 kN，本设计S1=Smin=5 kN。则刮板链条由从动链轮绕入点2的张力S2=S1+WK′=5+18.84=23.84 kN，刮板链条由从动链轮绕出点3的张力S3=1.06×S2=1.06×23.84=25.27 kN，刮板链条由从动链轮绕入点4的张力S4=S3+WZh′=25.27+39.27=65.54 kN=Smax。

3.1.3 机头部重力的分力

机头的重力在推移油缸方向上的分力F分为：

F分=G×9.8×sinα.

(7)

其中：G为机头部的重量,G=4 581.33 kg。将数值代入式(7)计算得：F分=4.69 kN。

图3 机头部单驱动时链条张力示意图

3.1.4 推移机头所需要克服的力

推移油缸所需的最小推力F为：

F=S1+S4+F分=5+65.54+4.69=75.23 kN.

(8)

根据式(8)，机头选择两个推力为40 kN的油缸作为推移动力，油缸型号为DG-J80C-E1E。

3.2 过渡槽的改造

过渡槽是联接机头架和中部槽的重要部件，在机头架下方设有机头底座，使机头架在机头底座上滑动，另外还要保证机头卸料处还能搭接另外一部SGB620/40T刮板机，所以机头底座的滑动面与水平面呈一定角度。过渡槽如果按照机头改造后的抬高角度显然无法与中部槽联接，在原先过渡槽(如图4所示)上增加滑靴(如图5所示)，滑靴与地面接触为线接触，适应井下底板的各种情况，增大过渡槽的适应能力。

图4 改造前的过渡槽(标准)

图5 改造后的过渡槽

3.3 机头部

如图2所示，机头部由驱动、机头架、滑动槽、固定槽、机头底座、伸缩油缸、链轮等组成。改造后机头的固定槽与机头底座通过螺栓固定，机头架与滑动槽焊接在一起，将滑动槽与固定槽插接。伸缩油缸的一端固定在机头底座，一端固定在滑动槽上，当伸缩油缸作用时，就会使插接在一起的滑动槽与固定槽产生相对滑动，从而实现机头的伸缩。

4 结语

通过本次改造，使SGB620/40T刮板机实现了机头伸缩，解决了现有刮板机拆链、接链时存在安全隐患的问题，同时降低了工人的劳动强度，提高了煤矿井下煤炭、矸石的运输技术水平。