高 龍

（山西晉神能源有限公司， 山西 河曲 036599）

引言

刮板輸送機(jī)為煤礦綜采工作面、選煤廠的主要運(yùn)輸設(shè)備，其傳動(dòng)性能和安全性直接決定綜采工作面和選煤廠的生產(chǎn)任務(wù)。鏈傳動(dòng)系統(tǒng)為刮板輸送機(jī)的主要系統(tǒng)之一，可以說(shuō)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的性能影響現(xiàn)場(chǎng)工作面的安全性和生產(chǎn)效率。實(shí)踐表明，刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)是該整機(jī)系統(tǒng)相對(duì)薄弱的部件，在實(shí)際生產(chǎn)中由于突變載荷或重載啟動(dòng)的情況導(dǎo)致其元器件產(chǎn)生故障，進(jìn)而導(dǎo)致刮板輸送機(jī)停機(jī)[1]。為解決上述實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題，本文重點(diǎn)對(duì)選煤廠刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為后續(xù)改進(jìn)刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)提供支撐。

1 刮板輸送機(jī)概述

刮板輸送機(jī)為選煤廠的主要運(yùn)輸設(shè)備，是一種以撓性為牽引的輸送機(jī)械。刮板輸送機(jī)的常規(guī)結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示。刮板輸送機(jī)主要驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，鏈接傳動(dòng)系統(tǒng)、中間的一些過(guò)渡結(jié)構(gòu)、刮板鏈的推移裝置以及設(shè)備必須的一些附屬結(jié)構(gòu)。

圖1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 刮板輸送機(jī)機(jī)頭組件

刮板輸送機(jī)機(jī)頭主要包括有整機(jī)提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)、支撐結(jié)構(gòu)、相關(guān)的鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)等；其中，支撐結(jié)構(gòu)為刮板輸送機(jī)的機(jī)頭架；鏈傳動(dòng)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)的主要系統(tǒng)，也是實(shí)際生產(chǎn)最終容易出現(xiàn)故障系統(tǒng)。

1.2 刮板輸送機(jī)機(jī)尾組件

對(duì)于刮板輸送機(jī)的機(jī)尾組件而言，可分為有驅(qū)動(dòng)和無(wú)驅(qū)動(dòng)兩種形式。有驅(qū)動(dòng)和無(wú)驅(qū)動(dòng)的主要區(qū)別在于有無(wú)鏈條的改向裝置。一般而言，無(wú)驅(qū)動(dòng)功能的刮板輸送機(jī)機(jī)尾組件包含有無(wú)鏈條傳動(dòng)的改向裝置。

1.3 溜槽組件

溜槽的主要功能是完成物料的運(yùn)載，根據(jù)其功能不同可以將其分為中部溜槽、調(diào)節(jié)溜槽和過(guò)渡溜槽。其中，中部溜槽分為上槽和下槽，上槽用來(lái)承載物料，下槽為鏈條的返程；調(diào)節(jié)槽主要功能是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)整機(jī)的機(jī)身進(jìn)行調(diào)節(jié)。過(guò)渡溜槽的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)頭組件、機(jī)尾組件與中部溜槽組件的連接[2]。

1.4 刮板鏈

刮板鏈為鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，其功能主要表現(xiàn)為推送貨物和為方向指引。在實(shí)際生產(chǎn)中，鏈條不僅需承擔(dān)預(yù)緊力的拉力，而且還需承受落煤對(duì)其形成的動(dòng)載荷效應(yīng)。因此，一般要求刮板鏈具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

本文重點(diǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)形式對(duì)刮板輸送機(jī)刮板鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的加速度波動(dòng)和張力波動(dòng)進(jìn)行研究，為后續(xù)刮板鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)提供支撐，從而提升刮板輸送機(jī)在選煤廠的運(yùn)輸效率。本文所研究刮板輸送機(jī)的具體型號(hào)為SGD320/17B，該型刮板輸送機(jī)的主要參數(shù)如下頁(yè)表1 所示。

表1 SGD320/17B 刮板輸送機(jī)主要參數(shù)

2 刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究

本節(jié)重點(diǎn)對(duì)刮板輸送機(jī)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)的加速度和張力波動(dòng)情況進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.1 刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)加速度波動(dòng)試驗(yàn)研究

為真實(shí)反應(yīng)刮板輸送機(jī)在不同工況下鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)加速度的波動(dòng)情況，本文依據(jù)選煤廠現(xiàn)場(chǎng)情況，按照1∶1 的規(guī)模比例搭建模型進(jìn)行試驗(yàn)研究。本次試驗(yàn)采用INV3060S 數(shù)據(jù)采集儀對(duì)加速度波動(dòng)情況進(jìn)行研究。該型數(shù)據(jù)采集儀可在選煤廠相對(duì)惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定應(yīng)對(duì)分布式、長(zhǎng)距離和多測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)要求[3]。針對(duì)加速度波動(dòng)情況，所設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)為水平環(huán)的左右中線點(diǎn)、垂直環(huán)的上下中線點(diǎn)以及鏈環(huán)與鏈環(huán)相連接的位置。為直觀對(duì)刮板鏈的波動(dòng)情況進(jìn)行分析，將加速度進(jìn)行積分得出如圖2 所示。

圖2 刮板輸送機(jī)鏈條速度波動(dòng)曲線

如圖2 所示，本次試驗(yàn)刮板輸送機(jī)在4.5 s 的時(shí)刻啟動(dòng)，并在7.8 s 速度達(dá)到1 m/s，并在此處進(jìn)行波動(dòng)；在21.3 s 的時(shí)刻，刮板鏈速度出現(xiàn)小幅的下降，并維持在0.97 m/s 附近；在37.6 s 時(shí)刻，刮板鏈條再次出現(xiàn)小幅下降，并維持在0.92 m/s 附近出現(xiàn)波動(dòng)。但是，在43.1 s 時(shí)刻，刮板鏈速度出現(xiàn)大幅上升，并維持在1.05 m/s 附近出現(xiàn)較大的波動(dòng)；在54.2 s 時(shí)刻，刮板鏈速度再次出現(xiàn)小幅下降，并維持在0.99 m/s 附近呈現(xiàn)較大的波動(dòng)；在72.2 s 時(shí)刻，刮板鏈速度出現(xiàn)大幅增加，并于90.2 s 時(shí)刻系統(tǒng)開(kāi)始停機(jī)，于94.8 s 時(shí)刻系統(tǒng)完全停機(jī)。

本文采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)刮板輸送機(jī)刮板鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)加速度的波動(dòng)情況進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算得出如下結(jié)論：

1）刮板輸送機(jī)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)加速度的數(shù)學(xué)期望值幾乎為0，表示加速度的波動(dòng)在整體上呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)情況；

2）刮板鏈加速度和速度的峭度水平均大于3，說(shuō)明波動(dòng)數(shù)據(jù)處于相對(duì)分散狀態(tài)，波動(dòng)情況為系統(tǒng)的可承受范圍；

3）刮板鏈加速度和速度的峭度水平均小于8，說(shuō)明在整個(gè)試驗(yàn)階段系統(tǒng)零部件并未出現(xiàn)故障，本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)可信。

2.2 刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)張力波動(dòng)試驗(yàn)研究

為能夠真實(shí)反應(yīng)刮板輸送鏈傳動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的張力變化情況，在刮板鏈上安裝相應(yīng)的應(yīng)變測(cè)量裝置。同時(shí)，為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還需對(duì)應(yīng)變裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。本次試驗(yàn)主要將應(yīng)變裝置貼于水平和垂直刮板鏈的中心位置[4]。對(duì)應(yīng)所安裝應(yīng)變貼片測(cè)量值的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2 所示。

表2 鏈傳動(dòng)張力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果

如表2 所示，針對(duì)刮板鏈傳動(dòng)系統(tǒng)所安裝的4個(gè)應(yīng)變貼片所測(cè)量的數(shù)據(jù)，其期望值、標(biāo)準(zhǔn)差、峭度和偏度均處于同一水平，說(shuō)明本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)可信。同樣，刮板輸送機(jī)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)張力峭度均大于3 且小于8，說(shuō)明張力波動(dòng)處于分散狀態(tài)且在試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

3 結(jié)論

刮板輸送機(jī)為選煤廠的主要運(yùn)輸設(shè)備，其性能直接決定整體的運(yùn)輸性能和安全性。在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)由于鏈傳動(dòng)出現(xiàn)較大的波動(dòng)導(dǎo)致其出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響整體的運(yùn)輸效率，尤其是加速度和張力的波動(dòng)情況[5]。為此，本文重點(diǎn)針對(duì)SGD320/17B 刮板輸送機(jī)為例對(duì)其動(dòng)態(tài)波動(dòng)特性進(jìn)行試驗(yàn)研究并得出如下結(jié)論：

1）SGD320/17B 刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的加速度波動(dòng)在合理范圍之內(nèi)，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障；

2）SGD320/17B 刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的張力波動(dòng)同樣在合理范圍之內(nèi)且分布相對(duì)較分散，而且機(jī)尾段鏈環(huán)的張力波動(dòng)大于機(jī)頭處鏈環(huán)的張力波動(dòng)。