矿用粉煤灰搅拌车的制作和应用

刘康宁

0 引言

粉煤灰是煤燃烧后留下的细灰，属于燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰的主要化学成分为：二氧化硅、氧化铝、氧化铁、三氧化二铁、氧化钙、二氧化钛。近年来随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，已经成为一种我国当前大量排放的工业废渣。大量的粉煤灰会造成扬尘，污染环境；排入水系后也会造成河流淤塞，而其中的化学物质还会危害人类体和其他生物。并且，大量粉煤灰又很难集中处理。

当前，锚网喷支护工艺作为成熟的技术在煤矿支护中被大量采用，使巷道支护效果得到了显著改善的同时，也造成了一定的成本负担。随着煤炭开采强度增加，巷道支护工作任务也越来越繁重，巷道喷浆需要消耗大量的水泥、河沙和石子[1]。

综合利用粉煤灰喷浆用来支护巷道成为处理粉煤灰的一种较好的选择。为了把粉煤灰变废为宝，将粉煤灰和水泥、砂子按照一定的配比制成一种新型的喷浆材料，不仅处理了工业废渣，还为燃煤电厂和煤矿均带来可观的经济效益。然而此前粉煤灰的搅拌大多是通过人工作业来完成，不仅很难搅拌均匀，并且造成的浪费也很严重，导致人工作业工作效率不高，巷道喷浆滞后于掘进进度。由此，通过现场实地勘查，并且根据我矿现有条件，使用废旧煤矿运料车、防爆电机、减速机、皮带等设备，设计并制作出一种矿用粉煤灰搅拌车，投入使用，效果良好。

图1 粉煤灰搅拌车

1 粉煤灰搅拌车的设计

1.1 车体部分

从节能的角度出发，为了能在消耗相同功率下，够得到最好的搅拌效果，我们选择侧入式搅拌。搅拌车的驱动部分安装在容器侧壁，通过带动搅拌轴的旋转使物料在容器内上下翻滚，在很短的时间内即可将大量的原料搅拌均匀。

粉煤灰搅拌车的搅拌容器为一节旧的U型运料车车厢。该车厢车体长度为1.62 m，宽度为0.93 m，高度为1.20 m。车厢容积约为1.1 m3。通过技术改造，将废旧矿车两端面各焊接一块5 mm厚的钢板加固，使车体更加结实。在两侧钢板正中位置开直径160 mm 的圆口，并安装6315 深沟滚珠轴承各一个[2]。轴承内径75 mm，外径160 mm，高37 mm，车体两侧结构见图2。

搅拌轴由直径80 mm 圆钢车加工而成。全长1 816 mm，直径略大于轴承内径。为了让轴与轴承之间有更好的同轴性并且能承受住更大的轴向力和扭矩，通过采用热装的方法让二者之间达到过盈配合。

图2 搅拌车车体左、右侧结构

为了使搅拌车运行起来更加平稳，避免搅拌轴在工作过程中发生轴向偏移，两边紧贴轴承外侧各安装一个卡簧。

因为搅拌车在工作时，搅拌轴处在搅拌物料内部，为防止物料从轴与轴承的间隙溢出或有杂质渗入，需要在紧靠轴承内侧位置各安装两个油封。

在不影响车体正常使用的情况下通过焊接钢板和工字钢将防爆电机和减速机平稳安装，并且将底部拉车用的链环延伸。

搅拌车内部的桨叶结构如图3所示，采用40#扁钢焊接而成，桨叶旋转半径为350 mm。

图3 搅拌车桨叶

1.2 驱动部分

搅拌车使用YB2-132S-4 隔爆型三相异步电机。该隔爆电机额定功率为5.5 kW，额定转速为1 440 r/min，工作效率为86%。

搅拌车使用WPS100型减速机。该减速机为蜗轮蜗杆减速机，减速比为60。

电机与减速机之间由三角皮带传动。安装位置如图4所示。

该搅拌车的搅拌轴每分钟24 转。安装完成后将一吨原材料放入车内进行搅拌试验，搅拌车可以正常启动并且稳定运行。

图4 搅拌车驱动部分

2 维护和保养

2.1 轴承的保养

轴承是搅拌车的关键部件。轴承是否完好直接决定了搅拌车能否正常工作。由于轴承承担了该设备的全部负荷，所以，良好的润滑对轴承寿命有直接影响，因而要求润滑油必须清洁，并且密封良好。由于井下环境粉尘较多，轴承在使用一段时间后应该进行清洗，并更换清洁的润滑油。

2.2 电机的保养

由于井下环境潮湿，电机可靠的防爆性尤为关键，需要经常清理和检查电机的接线端子，并检查接线盒接线螺丝是否有松动。

还应保证电机在运行过程中润滑良好，通常电机在运行一段时间以后，应更换润滑油，或是运行中发现电机轴承过热或润滑油变质时，也需要及时更换润滑油。

2.3 减速机的保养

齿轮是减速机内部的核心零部件。减速机工作时，齿轮与齿轮之间相互啮合，达到动力传递的效果。由于齿轮运转时速度很高，在高速的运转下，齿轮非常容易磨损。所以每隔一阶段间，就要对减速机的齿轮彻底检查，发现问题并及时予以解决。

减速机工作时会产生大量的热量，会使减速机内部的温度急剧上升。而减速机所使用的油封通常是采用橡胶制成，在高温的环境中非常容易老化变形，导致润滑油从油封变形的部位渗出，影响减速机的正常使用。所以平时要多注意观察减速机润滑油的渗漏。一旦发现减速机漏油，及时更换油封，然后补充适量的润滑油，保证减速机的正常运行。

2.4 皮带的保养

尽量不要将油脂粘在皮带上，皮带沾上润滑油等油垢后表面变得光滑，与皮带轮之间的摩擦力变小，容易产生打滑并加速三角带的损坏，应及时清洗皮带上的油污，尽量不要带油作业。而且润滑油会使皮带在一定程度上硬化，长此以往会导致皮带断裂。

每隔一段时间要检查皮带表面，若出现裂纹说明皮带已经老化。需要更换新的皮带。

除此以外，在搅拌车的使用过程中，还应该注意检查其他部位易磨损件的磨损程度，随时更换磨损的零件。

3 应用效果

自2018年起，粉煤灰搅拌车在某矿西二盘区成功应用。搅拌好一吨喷浆用的粉煤灰混凝土浆并运到喷浆工作面，仅仅需要五分钟。通过与之前人工搅拌进行对比并作出统计，得到数据，见表1。

表1 粉煤灰搅拌车与人工搅拌数据对比表

设计改造后的粉煤灰搅拌车实现了自动化生产。相对比原先的人力搅拌、运料节省了大量的时间和人力，不仅大大提高了工作效率，而且为安全生产提供了保障。该粉煤灰搅拌车设计简单，科学合理，利用现有废旧材料和设备却达到良好的使用效果，降耗节支，效益显著。