刮板输送机(1).docx

刮板输送机一、 研究意义我国煤炭以井工开采为主，综合机械化采煤运煤技术，具有生产能力大、安全性高，回采率高、经济效益好的优点。我国的煤炭的开采量不断加大，对综采设备的可靠性和自动化有更高的要求。而刮板输送机作为煤炭装运的第一个环节是综采工作面配套设备的重要组成部分，其性能的优劣直接影响着采煤工作面的生产能力。刮板输送机作为煤矿工作面的主要运输设备，不仅担负着运煤的重任，而且要作为采煤机的运行轨道和液压支架的推移支点，还要在其上清理工作面浮煤，悬挂电缆、水管、液压管路等。刮板输送机的可靠、稳定，高效运行是矿井的安全生产和经济效益的保证。二、 国内外研究现状20世纪50年代SGD-11型SGB-11型刮板输送机在各大煤矿企业被广泛使用，但因不能横向弯曲自移，需在工作面推进后，将其拆卸搬运至下一工作位置后再重新安装方能使用。不但耗时长，而且搬运劳动强度大; 另外，还存在自身强度不足、功率较小等问题，致使超载事故频频发生。随后，SGD-11型SGB-11型刮板输送机逐步被 SGD-20型和SGS-30 型刮板输送机取代，工作面的生产能力有所提高。但该机型仍不能实现弯曲自移，还需人力搬运，而且该刮板输送机与煤壁的距离较远，需要人力攉煤!1964年我国自行设计和研制出第一台SGW-44型圆环链可弯曲刮板输送机，实现了工作面的连续输煤。20世纪70年代，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，先后研制出SGW-150，SGW-180,250等产品。八九十年代，我国煤机行业不断学习和吸收国外(比如 JOY公司)的先进设计思想并改进制造工艺，使得我国刮板输送机的技术水平大幅度提高。例如，山西煤矿机械制造有限责任公司自主研究开发的SGZ1250/2x1200型刮板输送机，设计长度320m，输送量3750t/h,中煤张家口煤矿机械有限责任公司自主研究开发的1350系列刮板输送机，设计长度 400m,输送量4000t/h,石家庄煤矿机械有限责任公司自主研究开发的SGZ1000/1400型刮板输送机，设计长度250m,输送量2500t/h。进入21世纪后，在技术进步和市场需求的推动下，刮板输送机向大运量、长运距、大功率、高可靠性和长寿命方向发展，综采工作面摆脱供电容量的束缚，重型刮板输送机获得空前发展，铸焊式中部槽因可靠性高、制造灵活、配套方便得到广泛应用，中部槽内宽达到 10001400mm，链条规格为4260mm， 装机功率 2700kW31600kW ，输送能力 25005000t h，输送距离延长到300450m，工作面年产量达到6001000 万吨。目前，我国刮板输送机在总体设计与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，我国刮板输送机技术取得长足进步，关键要集中研究力量在一下元件的提升。机头：随着综采工作面生产能力的快速提高，刮板输送机端卸已经难以满足要求，国内外大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸机构，该机构经过几代改进，在卸载能力、效率、寿命等方面都有了很大的提高。同时，卸载高度的降低也为综采配套带来了便利。机尾：对于长运距、大功率刮板输送机，链条张紧需要较大的伸缩行程，目前国内外均采用可伸缩机尾，并分为手动紧链系统和自动紧链系统。手动紧链系统是靠人工定时测量链条张力，伸缩机尾，所以不能保证链条始终处于最佳张紧状态；而自动紧链系统才是理想的张紧方式。该系统在链条与机头、机尾驱动链轮分离后的链道下方安置有张力传感器，根据链条的实际张力来控制张紧油缸。使用了这种自动紧链系统，输送机运行时链条将始终保持最佳张紧状态，延长了链条的使用寿命，缩短了停机时间。链轮组件：链轮组件是刮板输送机的关键元部件，其发展趋势是提高链轮组件的可靠性，提高链轮的加工精度，改进热处理工艺，延长链轮的使用寿命。目前链轮组件在结构上多采用双列圆锥滚子轴承，稀油润滑，机头和机尾的链轮组件是一样的，通过不同的齿轮联轴器与减速器联接，在井下更换时不用拆卸减速器；链轮采用高强度合金钢，齿面淬火硬度达到HRc55，有效硬化层深度达10 mm以上，使用寿命可达到400500万吨过煤量。另外，从链轮的齿形上加以改进，例如，某公司设计的GR型链轮与常规链轮就有很大的区别，这种链轮始终有3个轮齿与链环接触来带动载荷，而通常的链轮只有1个轮齿带动整个载荷。3个轮齿接触必然会降低链轮和链条的磨损，从而延长链轮和链条的使用寿命，减小链条伸长率，功率传输效率也较高。软启动装置：国外先进的输送机传动装置多采用软启动技术，目前在刮板输送机上成功使用的软启动装置主要有阀控充液式液力偶合器、csT可控启动传输系统和交流电机变频调速等。因国内尚无成熟的技术和产品，所以国产大功率刮板输送机采用的软启动装置全部为进口产品。阀控充液式液力偶合器的主要技术特点：(1)可以实现刮板输送机的空载启动和过载保护。(2)通过换水可以实现刮板输送机的频繁启动，而不必限制启动频率。(3)通过改变液力偶合器的充液顺序可以实现多机驱动下的顺序启动；通过偶合器的本身特性实现多机驱动下的负载平衡。(4)可以实现慢速验链。(5)双腔设计，结构紧凑；功率传递部件无机械接触，可靠性高。(6)以清水作为工作液，安全方便而且廉价；可以通过水管或水箱供水，通过排液泵管排水，排液压力由主电机带动的液力循环产生；通过本安型先导组合阀直接对水循环进行控制。(7)在不影响功率传输的情况下，通过换水来散热。CsT可控启动传输系统的主要技术特点：(1)在任意载荷下可以跟踪任何启动曲线，加减速度任意调节。(2)相对于调速型液力偶合器而言，传动效率高。(3)具有任意条件下的町控停车能力。(4)可实现多点驱动之间高精度的功率平衡，平衡精度可达98。(5)对输送机所有机械、电气系统提供过载保护，保护系统响应速度快。(6)可以长时间低速运行，实现慢速验链。(7)现场调试简单，可以很方便地在线进行参数修改与调试。交流电机变频调速技术的主要技术特点：(1)与其他软启动方式相比，全部实现了电气软启动控制，刮板输送机传动系统和供电系统得到最大的简化。(2)启动时间可随负载自行调节。(3)实现_r刮板输送机满载及空载的平稳启动。(4)大幅度降低了启动电流，提高电网供电质量，减少电网冲击。随着我国煤炭开采不断地向长壁大采高综采工作面的方向发展，采煤量的不断加大，安全，高产，高效已经成为各煤炭企业的追求目标，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。目前综采工作面刮板输送机缺乏状态监测及故障诊断系统，无法实现及时捕捉故障信号并及时排除故障以尽量减少不必要的损失和事故，因此，设计研发综采面刮板输送机监测及故障诊断系统是最终建立高产高效无人值守自动化工作面的目标关键环节!无人值守自动化工作面采煤简称无人采煤，即工人不出现在回采工作面内，而是在回采工作面以外的地点操作和控制机械设备，完成工作面内的采煤,运煤,支护回采工作空间和处理采空区等各项工序!无人自动化工作面的最大特点是井下工作人员远离工作面中危险和恶劣的工作环境，而且劳动人员少，工作效率高，特别适合于一些无法开采或极难开采的工作面，有利于资源的充分利用和开发!目前，无人自动化工作面主要运用于薄煤层开采，并且在西方发达国家应用相当普遍和成功!我国在无人自动化开采技术中，主要依靠进口，自主研发仍处于起步阶段，仅在少数工作面实现了综合自动化采煤，并未实现无人采煤!因此，发展无人自动化工作面将是我国现代化煤矿的发展方向!我国对输送设备监测系统的研究尚处于起步摸索阶段，但已有相关产品陆续发布，如中煤张家口煤矿机械有限责任公司是国内重要的刮板输送机设计生产单位，近年来紧密与各大高校合作研发刮板输送机监测系统系列产品，实现了对刮板输送机油温,油位及冷却水流量和压力等的监测并应用于实践!但是目前对常见故障例如: 跳链、堵转、掉链、断链、断刮板等，尚未见功能成熟的刮板输送机故障诊断系统的应用案例!因此，设计研发功能更加完善的刮板输送机状态监测系统以及开发可靠的故障诊断系统是国内各大刮板输送机生产商和研究院未来研究的主攻方向!以实现输送设备远程无人自动化运行的目标，这对建立无人自动化工作面具有重要意义!三、 主要研究内容1、刮板输送机的机头设计：刮板输送机机头架不仅是刮板输送机重要部件之一也是输送机与转载机中间的连接者。其设计的合理性直接影响着刮板输送机成套设备；机头架的设计不仅要考虑刮板运行的平稳性过链空问的大小等同题还应该考虑整个机头架的可靠性。在适当的位置增加肋板、侧板或者中板组件破口的大小、底板与侧板焊接高度的确定。这些都是加强整个机头架可靠性的重要因素；机头架体还承担着固定传动装置的作用。如何合理地使传动装置的动力传递到链轮和刮板链上如何选择合理的螺栓位置固定传动装置都是刮板输送机机头架设计时应该考虑的问题。2、刮板输送机的刮板连设计：刮板输送机是煤矿开掘过程中不可缺少的运输设备，它的运行性能稳定与否直接影响着煤矿的安全生产。刮板输送机的工作环境十分恶劣，若不注意维护，故障和事故就会经常发生，其中断链事故尤为严重。刮板链在断裂的瞬问储蓄着较大的能量，断裂时很容易弹伤人，不仅出现安全事故，还严重影响生产。根据资料统计表明，刮板机断链事故影响生产占机电事故影响的30以上。因此在实际生产中对刮板机断链原因进行分析并采取预防措施是必要的。刮板链在运行过程中既不能过紧也不能太松。链条过紧不但会增加链条的初张力还缩短其使用寿命，而且当链条在运行中刮卡时没有缓冲的余地，从而增大链条的张力负荷。若链条过松，当链条运行到链轮处时会发生掉牙现象，使链环受到链轮轮齿的冲击而变形，甚至断裂并使刮板弯曲。且刮板链在松弛状态下运转会出现卡链和跳链现象，使链齿和链轮轮齿损坏，导致断链和底链掉道。尤其在投入运行的初期，要使刮板链松紧适度。3、刮板输送机机尾设计：矿用刮板输送机机尾部为平行布置，机尾传动部中除机尾架、减速器、左压链块、右压链块、联接垫板、盖板外，其余零部件均与机头传动部相同。可伸缩机尾架由固定架和活动架组成，活动架用来传动装置、链轮组件、舌板、拨链器等部件的安装和支撑，固定架和活动架通过伸缩液压缸相连。通过操纵伸缩液压缸以实现活动架的伸出或缩回，再配合液压张紧装置，可完成输送机刮板链的张紧。机尾部的左、右液压缸护罩用于保护液压缸及与液压缸相联的接头和高压软管等。链轮组件安装于机尾架上#结构与机头链轮组件相同。4、刮板输送机的中部槽设计：刮板输送机的中部槽受煤和刮板链的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件，其结构由槽帮钢和中板焊接而成。上槽面装运物料，下槽面回送刮板链。在中部槽下，由焊接钢板构成的封底槽可减小刮板链回送阻力，防止槽面下陷。中部槽除了运输原煤外，还有承载采煤机和推移液压支架等作用。 中部槽不仅受到采煤机竖直方向的重力、滚筒截割煤层的冲击力，还受液压支架推移时的推拉力。 因此，中部槽应有足够的强度、刚度和耐磨性。过渡槽是连接中部槽和机头架或机尾架的特殊槽，其一端与中部槽相连，另一端与机头架或机尾架相连。 一般为使脱出的刮板链回到槽内，在机尾部的过渡槽下安装上链器。铲煤板固定在中部槽的支座上，用来清理工作面的浮煤，铲煤板上缘低于槽帮，下缘超出槽底，刃口强度较高，有利于将浮煤铲入中部槽。挡煤板是一个具有防止煤向采空区撒落，为采煤机导向，放置电缆和水管，为千斤顶提供连接点等功能的组合件。5、刮板输送机机推移装置和锚固装置设计：在采煤工作面内，矿用刮板输送机的推移装置其自身可向煤壁面推进。综合工作面推进矿用刮板输送机时，一般采用液压支架的推移液压缸，而非综合工作面在推进矿用刮板输送机时，一般使用单体液压推移器或手动液压推移器。液压缸和锚固架组成了矿用刮板输送机的锚固装置，机头架和机尾架通过液压缸与锚固架连接。锚固装置可在倾角较大的工作面上固定矿用刮板输送机。四、毕业设计进程安排1、 通过毕业实习对刮板输送机的各部分获得充分的认识，了解刮板输送机的工作原理，观察紧链装置，实现紧链装置的结构原理及布置位置，链的张紧程度的判断标准和判断依据。同时了解刮板输送机的状态监测装置结构原理，其所监测的物理量。此外对刮板输送机的启动方式和过载保护装置进行了解。 了解刮板输送机的在煤矿下与其他设备的配合工作步骤，观察其辅助装置的结构和原理。