SGZ1200超重型刮板输送机的设计_许强.pdf

SGZ1200 超重型刮板输送机的设计许强1，季鹏飞2（1.铁法能源集团大强煤矿有限责任公司，辽宁铁岭112700；2.辽宁通用重型机械股份有限公司，辽宁铁岭112700）摘要：为了适应特厚煤层的开采情况，如何更有效利用超重型刮板输送机，成为当前企业在生产中需要考虑的问题。基于此，以某企业生产使用的 SGZ1200 超重型刮板输送机为研究对象进行主要参数分析和计算，在了解各主要参数满足实际需求后，对中部槽进行优化设计，使其使用寿命、强度、成本等都满足企业需要，进而保障 SGZ1200超重型刮板输送机具有较高的应用效果，促进煤矿企业生产需要。关键词：超重型；刮板输送机；参数；中部槽中图分类号：TD528.3文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0090-030引言目前，煤矿企业开采工作中，超重型刮板输送机有着不可替代的作用，在其适应能力强的特点下，既可以满足采煤机的运行轨道需要，也能满足采煤机牵引和行走的需要，同时在定位和液压支撑方面有着重要作用，保障超重型刮板输送机的正常运行有利于提高企业的开采效率。因此，针对企业应用的 SGZ1200型号超重型刮板输送机进行参数分析和部件设计优化，使其可以满足实际工况中的井下缓倾斜和厚煤层综采的要求，促进煤矿企业的可持续发展。1SGZ1200 超重型刮板输送机各参数计算SGZ1200 超重型刮板输送机的原始数据如表 1所示1。1.1SGZ1200 超重型刮板输送机的输送能力 Q具体计算如式（1）所示：Q=CafQ1dh.（1）式中：C 为生产富裕系数，取 1.2；af为生产不均衡系数，取 1.15；Q1为年产量，取 1 150 万 t；d 为年工作时长，取 335 d；h 为日工作时长，取 15 h。将数值代入式（1）得：Q=3 158 t/h。1.2SGZ1200 超重型刮板输送机的链速 v具体计算如式（2）所示：v=2tzn60i.（2）式中：t 为圆环链节距，取 0.153 m；z 为链轮齿数，取7；n 为电动机额定转速，取 1 490 r/min；i 为减速器速比，取 38.52。将数值代入式（2）得：v=1.38 m/s。1.3SGZ1200 超重型刮板输送机的运煤断面断面面积系数 K 如式（3）所示：K=AAmin.（3）运煤断面 A 计算如式（4）所示，具体断面示意图可以参考图 1。AA1A2A3=b0h0+h124+Ce（h1b1-h12）-b2h2.（4）式中：A1、A2、A3为中部槽单侧挡板上的物料断面面积，m2；b0为中部槽上槽口宽度，取 0.9 m；h0为中部槽上槽高度，取 0.13 m；h1为挡板净高，取 0.86 m；Ce为转载系数，在双向割煤中取 0.81；b1为溜槽物料宽度，取 1.4 m；h2为销轨高度，取 0.13 m；b2为销轨宽度，取0.24 m。将数值代入式（4）得：A=0.924 m2。运煤断面 Amin计算如式（5）所示：Amin=Q3 600v.（5）式中：为煤松散密度，取 0.84 t/m3。收稿日期：2022-04-27作者简介：许强（1984），男，辽宁铁岭人，学士学位，毕业于辽宁工程技术大学机械工程及自动化专业，技术员，工程师，从事煤炭开采工作；季鹏飞（1989），男，辽宁铁岭人，本科，毕业于辽宁科技大学金属材料工程专业，工程师，副主任。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.036工作面长度/m铺设长度/m铺设倾角/（）年产量/万 t年工作时长/d日工作时长/h265275-551 1503351516表 1SGZ1200 超重型刮板输送机原始数据图 1运煤断面示意图b1b0b2bA2A1A3h2b0h1结构设计2023 年第 6 期将数值代入式（5）得：Amin=0.75 m2。Qmax为最大输送能力，其计算如式（6）所示：Qmax=3 600Av.（6）将数值代入式（6）得：Qmax=3 805 t/h3 800 t/h。结合式（3）、式（4）、式（5）可以计算：K=0.9240.75=1.231，满足断面设计要求。1.4SGZ1200 超重型刮板输送机的装机功率运行总阻力 W 计算如式（7）所示：W=K2（Wzh+Wk）.（7）Wzh=K1Wzh.（8）Wk=K1Wk.（9）Wzh=（q+q0）Lgcos+（q+q0）Lgsin.（10）Wk=q0Lg（cos-sin）.（11）q=Q3.6v.（12）式中：K2为刮板链条绕上头和尾链轮在回转时的附加阻力系数，取 1.1；Wzh、Wk 为弯曲时有载和无载分支运行阻力，根据式（8）、式（9）计算得 1 281 kN，162kN；K1为弯曲运行时的附加阻力系数，取 1.1；Wzh、Wk为弯曲时有载和无载分支的基本运行阻力，根据式（10）、式（11）计算得 1 165 kN，147 kN；q 为单位长度煤的质量，根据式（12）计算得 636.7 kg/m；q0为单位长度的刮板链质量，取 140 kg/m；、为刮板链在有载和无载分支溜槽中的移动阻力系数，取 0.4；为物料在溜槽中的移动阻力系数，取 0.6；为刮板机铺设倾角，取 0。刮板机满载运行时的驱动功率 P 计算如式（13）所示：P=Fv.（13）式中：F 为链轮总牵引力，也就是运行总阻力 W，取 1857 kN；为传动效率，取 0.85。将数值代入式（13）得：P=2 576 kW。根据计算结果，可选电动机功率10003=3000kW，即可满足要求，其功率富裕系数为3 000/2 576=1.161。1.5SGZ1200 超重型刮板输送机的刮板链强度验算SGZ1200 超重型刮板机满载启动时，其刮板链最大拉力计算如式（14）所示：Tm=nbPv.（14）式中：nb为电动机启动力矩系数，取 2.5；为总传动效率，取 0.6。将数值代入式（14）得：Tm=3 260 kN。SGZ1200 超重型刮板机的刮板链最小破断负荷计算如式（15）所示：Ta=ncTbka.（15）式中：nc为链板条数，中双联取 2；Tb为单股链条的破断负荷最小值，取3 000 kN；ka为链条受力不均匀系数，中双链取 0.95。将数值代入式（15）得：Ta5 700 kN。刮板链的安全系数 kmin=1.721.5，符合开采需要。结合以上针对计算 SGZ1200 超重型刮板机各参数的计算结果，可以确定 SGZ1200/3000 刮板机的主要参数，具体可以参考表 2。2结构组成及关键部件创新设计2.1工作原理及结构组成刮板输送机的工作原理简单而言就是通过机头链轮的转动，带动刮板链在刮板槽内的循环移动，然后借助刮板刮动刮板槽内的煤炭完成向前移动，实现对煤炭的有效运输，新型刮板机的结构如图 2 所示2。2.2中部槽设计优化在新型的超重型刮板输送机中，其中部槽可以更换为双层复合金属中板，能将制造技术融入到中部槽的设计中，为再制造预留一定的技术平台。下面将具体介绍中部槽槽帮钢的结构形式和中部槽中板的结构形式优化。首先，在对中部槽槽帮钢的结构形式进行改进，在实际的改进中需要对尺寸进行设计。具体需要在槽帮两侧端头预留好镶嵌槽，这样可以在对中部槽进 行 焊 接 时 完 成 对 新 型 耐 磨 材 料 的 焊 接（FW-1101），通过焊接可以提高中部槽硬度（HRC）为62 以上，有效增强了中部槽的耐磨性能3。此外，还可以在热处理工艺上进行优化，通过调制处理可以提高槽帮钢的硬度，经过测试硬度（HB）可以保持在 265315 之间，能有效保障中部槽槽帮钢的耐磨性能和强度。其次，对中部槽中板结构形式进行改进。具体由传统的单层改变为双层，中板的总厚度为 60 mm 分上主要参数参数数值设计长度/m275链速/（m s-1)1.38最大输送能力/（t h-1)3 800装机功率/kW31 000中部槽规格（内宽长）/（mmmm）1 2001 750圆环链规格/mm48152-C表 2SGZ1200 超重型刮板输送机主要参数1机头过渡槽；2机头推移部；3平行动力部；4垂直动力部；5侧卸机头；6中间部；7电缆槽；8机尾过渡槽；9刮板链；10机尾图 2SGZ1200 超重型刮板输送机结构12345678910许强，等：SGZ1200 超重型刮板输送机的设计91机械管理开发第 38 卷Design of SGZ1200 Super Heavy Scraper ConveyorXu Qiang1,Ji Pengfei2（1.Tiefa Energy Group Daqiang Coal Mine Co.,Ltd.,Tieling Liaoning 112700;2.Liaoning General HeavyMachinery Co.,Ltd.,Tieling Liaoning 112700）Abstract:In order to adapt to the mining situation of ultra-thick coal seams,how to more effectively utilize the super heavy scraperconveyor has become a problem that enterprises need to consider in production.Therefore,taking the SGZ1200 ultra heavy scraperconveyor used in a certain enterprises production as an example,the main parameters are analyzed and calculated.After understandingthat each main parameter meets the actual needs,the middle groove is optimized and designed to meet the needs of the enterprise in termsof service life,strength,cost,and other aspects.This ensures that the SGZ1200 ultra heavy scraper conveyor has a high application effectand promotes the production needs of coal mining enterprises.Key words:ultra heavy scraper conveyor;parameters;central groove层 20 mm 中板耐磨功能件和下层 40 mm 低碳合金钢的基础结构件构成。对于上层耐磨件而言，在新材料下使用下硬度（HRC）为 60，极大提高了中板的耐磨性能、对于下层基础结构件而言，两端和槽帮钢进行焊接，从而起到支撑和连接的作用。2.3优化后的预期效益针对 SGZ1200/3000 超重型刮板输送机的中部槽而言，其中板最开始使用的是 HARDO450 进口板材，造价大约在 13 500 元，质量为 710 kg，将中板更换的材料费、人工费和其他中部槽部件的更换费用加在一起，一年该企业需要在中部槽上投入 3 万元左右的维修保养费用。在进行优化设计后，使用双层结构的复合中板，可以在造价上有着一定优势，上层耐磨件和下层基础件的造价为 9 000 元，将中板更换的材料费、人工费和其他中部槽部件的更换费用加在一起，该企业需要在中部槽上投入 2.3 万元左右的维修保养费用，可以看出通过设计优化有着一定的成本节约作用。需要注意的是，HARDO450 中板的硬度（HRC）为 45 左右而双层复合中板的表面硬度（HRC）在 6569 之间所以不仅在效益上有着较好的表现，在耐磨质量上也有着较强的效果，预计可以提高中部槽4 倍的寿命和 5 倍的煤炭输送产量。3结语在对 SGZ1200/3000 超重型刮板输送机的主要参数进行分析后，可以发现该输送机可以满足企业实际开采的需要，具体而言在其结构合理、维护简单、中部槽可进行再改造和运行平稳的特点下，能有效提高煤矿开采的质量和效率，进而在发挥出该超重型刮板输送机的优势后，促进煤矿企业的健康发展。参考文献1程繁，武麟.重型刮板输送机溜槽使用寿命的应用研究J.机械工程师，2020（6）：76-77；80.2王力军，王伟.超重型刮板输送机在 8 m 大采高工作面的研发与应用J.煤炭科学技术，2018，46（S2）：135-140.3于孔玉，吴州，黄磊.SGZ1200 超重型刮板输送机的设计J.矿山机械，2017，45（8）：38-40.（编辑：王慧芳）体机各部件的温度均低于其极限温度值，说明此散热方式有效。参考文献1傅林，黄文涛.矿用隔爆型变频器散热方式的选择J.变频器世界，2009（7）：45-46.2严晓湘，贺风华.矿用隔爆型变频器功率器件热损计算及散热设计J.煤矿机械，2013，34（1）：38.3尹玉兴，朱兆霞.矿用隔爆型变频器水冷散热性能研究J.煤矿机械，2015（8）：83-85.4李玉飞，彭红玲.接地对矿用隔爆型变频器传导干扰的影响J.煤炭工程，2016，48（5）：112-113.5孟冯磊.矿用隔爆型变频器型式试验装置设计的应用研究J.百科论坛电子杂志，2019（6）：63-64.（编辑：王慧芳）Design and Heat Dissipation Simulation Analysis of Mining Frequency Conversion IntegratedMachineDing Ganggang（Power Business Department of Shanxi Luan Chemical Group,Taiyuan Shanxi 030032）Abstract:In order to solve the problem of interference caused by frequency converters on the motor and the low heat dissipation efficiencyof the frequency conversion integrated machine,based on the design of the mining frequency conversion integrated machine motor,the heatdissipation method was determined to be the shell water-cooled structure and its key parameters,with a focus on considering the motorslosses;A simulation model was established based on ANSYS software to verify the cooling effect of spiral waterways and achieve idealresults.Key words:frequency converter;motor;variable frequency integrated machine;spiral waterways;dissipate heat（上接第 89 页）92