SGZ730/320型极薄煤层刮板定量给料机研制

　　阳煤集团永兴煤矿3101工作面煤层厚度为0.1～1.13m，平均煤厚0.83m，工作面长度L=155m。由于受工作面高度的限制，刮板定量给料机整机高度必须尽量降低，标准SGZ730/320型刮板定量给料机已不能满足要求，必须研制满足工作面要求的极薄煤层SGZ730/320型刮板定量给料机；近年来，薄煤层综采技术得到广泛运用，但0.83m以下的极薄煤层还缺乏适应性好、生产效率高的综采技术设备。 

　　1 SGZ730/320型极薄煤层刮板定量给料机技术特征 

　　1.1 适应范围及其配套 

　　SGZ730/320型极薄煤层刮板输送适用于倾角小于15°的工作面，它与ZY4000/07/16D型掩护式液压支架、MG2×100/460-BWD型电牵引采煤机、SZZ764/132型刮板转载机、电液控装置等配套，实现综采工作面智能机械化采煤和运煤。 

　　1.2 设计方案 

　　⑴设计要点 

　　①传统极薄煤层刮板定量给料机多采用热轧槽帮钢焊接而成，由于热轧槽帮钢强度不够，具有采煤机无法长时间运行，中部槽容易损坏的缺点；0.83m以下的极薄煤层刮板定量给料机，特别是大功率机型，关键是解决中部槽强度和高产高效之间的矛盾。 

　　②本型号定量给料机在极薄煤层刮板定量给料机中属于大功率机型，这就要求尽可能提高中部槽及刮板链等关键元部位的强度，确保恶劣工况下运行的可靠性。本设计采用195mm铸焊封底式中部槽，铲板槽帮和挡板槽帮整体铸造而成；中、底板采用NM360耐磨板，极大的提升了中部槽的强度。 

　　③由于采用铸焊封底结构，按传统的销排安装结构，结构上很难适应0.83m采高的要求，因此本设计中把固定销排的孔座焊接于中部槽的侧面，使销排“反装”，使采煤机的机身高度降低了，保证了采煤机正常往返割煤，从而实现极薄煤层的综采综掘。 

　　1.3 极薄煤层刮板定量给料机主要技术参数的确定[1] 

　　⑴刮板链速的确定 

　　①采煤机截煤速率 

　　=Q/（3600BHγK）=0.06m/s 

　　式中Q——采煤机截煤能力，Q=250t/h； 

　　B——采煤机截深，B=0.63m； 

　　H——采高，H=1.4m； 

　　γ——实体煤密度，γ=1.35t/m； 

　　K——采煤机截煤回收率，K=0.97。 

　　② 设计刮板链速度 

　　=2tzn/60i=1.044m/s 

　　式中t——圆环链节距，选用链条规格为26mm×92mm，t=0.092m； 

　　z——链轮齿数，z=7； 

　　n——电动机额定转速，n=1480r/min； 

　　i——减速器传动比，i=30.42。 

　　③ 刮板定量给料机相对速度 

　　=±/60=1.044±0.001=1.045m/s 

　　通过以上计算，选用链速≈1.05m/s。 

　　⑵ 中部槽运煤断面的确定 

　　① 满足输送要求的较为小断面 

　　A=Q/（3600）=0.07m 

　　式中——溜槽上松散煤堆积密度，=0.85～1.0 

　　t/m，取=0.95t/m； 

　　Q——定量给料机输送量，Q=250t/h。 

　　② 设计中部槽运煤断面 

　　A=A+A=bh+Kbtan/4=0.081m 

　　式中b——中部槽上槽口宽度，b=0.688-0.064×2=0.56m； 

　　h——中部槽上槽高度，h=0.076m； 

　　K——装载系数，双向截煤综采面K=0.8～ 

　　0.9，取K=0.85； 

　　——煤炭的安息角，=30°。 

　　③ 设计断面面积系数 

　　K=A/A=0.081÷0.076≈1.16>1 

　　故设计断面满足要求。 

　　⑶ 所需功率计算 

　　① 上链拉力 

　　F=L（q+q）（ψμcosα+sinα）=128.76kN 

　　式中L——定量给料机设计长度，L=180m； 

　　ψ——定量给料机曲率，截深0.63m时，ψ=1.1； 

　　μ——上链阻力系数，槽宽0.73m时，f=0.44； 

　　α——定量给料机铺设倾角，α=10°； 

　　q——中部槽上单位长度煤的重力， 

　　q=Q/（3600）=0.65kN/m； 

　　q——22×86紧凑刮板链每米重力，q=0.45kN/m。 

　　② 下链拉力 

　　F=Lq（ψCcosα+sinα）=57.94kN 

　　式中C——下链阻力系数，封底时C=0.5。 

　　③ 所需功率 

　　P=（F+ F）×/η=273.54kW 

　　式中η——定量给料机总传动功率，取η=0.86； 

　　——安全系数，取=1.2。 

　　根据计算结果，可选电动机总功率P=320kW，单电机功率P=160kW。 

　　⑷ 链条较为大拉力 

　　T=PKη/=321.83kN 

　　式中K——电动机较为大力矩与额定力矩之比，K=2.4； 

　　η——电动机较为大力矩时，驱动总效率η= 0.88。

　⑸ 链条安全系数 

　　S=nTK/ T=4.75>S 

　　式中n——链条根数，中双链n=2； 

　　T——单根链条较为小破断力，T=850kN； 

　　K——链条受力不均匀系数，中双链K= 

　　0.90； 

　　S——采用单链，双速电机驱动时规定的链条 

　　安全系数S=4。 

　　1.4 主要技术特征 

　　输送量： 250t/h 

　　设计长度： 180m 

　　出厂长度： 155m 

　　刮板链速： 1.15m/s 

　　电动机功率： 160kW 

　　总装机功率： 320kW 

　　减速器速比： 1：30.42 

　　中部槽规格： 

　　1500×688（内宽）×198mm 

　　刮板链： 

　　型式： 中双链 

　　规格： 26×92mm 

　　刮板间距： 920mm 

　　紧链方式： 闸盘紧链 

　　卸载方式： 端卸 

　　2 设计特点 

　　2.1 结构特点 

　　⑴机头尾采用完全互换的下弯式结构设计，方便左右工作面的倒面。 

　　⑵销排“反装”在中部槽的侧面，有效的使采煤机的配套高度降低了。 

　　⑶中部槽采用铸焊封底结构，有效提升了中部槽的强度。 

　　⑷对中部槽及推移耳进行了优化，有效的防止“啃底”和“飘溜”现象的发生。 

　　2.2 关键元部件设计[2] 

　　⑴机头尾传动部结构设计 

　　由于煤层厚度为0.1～1.13m，平均煤厚0.83m，工作面采高小，若传动装置采用传统的平行布置形式，工作人员将无法正常进入工作面，因此该刮板定量给料机的机头尾传动装置由平行于机头架布置改为垂直布置方式（如图2所示），并把机头尾安装在两端巷道内，这样不仅有利于工作人员进入工作面，而且便于传动装置的维修；并在机头尾煤壁侧设置浮煤回收装置，提高了煤炭的回收率。 

　　⑵中部槽结构设计 

　　中部槽为中双链铸焊封底结构，中部槽挡、铲板槽帮采用新型优质合金精密铸造而成，替代普遍使用的ZG30MnSi材料，新材料具有高强度、高耐磨型、高韧性、良好的焊接性能和机械加工性能，其性能指标和ZG30MnSi对比提高20%以上；槽帮与NM360耐磨板焊接成一体，提高了中部槽的强度和可靠性，减少了维护量；封底板的结构大大提高了槽体抗拉架、推槽变形的能力，提高了槽体的强度，增强了整机的稳定性，还减小了刮板链的运行阻力；销排安装孔座焊接于中部槽的侧面，并把销排“反装”，从而满足了极薄煤层综采的需求。通过优化设计推移耳，有效防止推移过程中溜槽的“啃底”和“飘溜”现象。槽间采用300t哑铃联接，连接可靠灵活（如图3所示）。 

　　⑶过渡槽结构设计 

　　由于煤层厚度限制，传统上翘式结构的过渡槽容易与过渡支架发生干涉，并在机头尾处留下“三角煤”，加大工作人员工作量；本设计的过渡槽采用下弯式，使机头架、过渡槽、中部槽的中板处于同一水平角度，从而使刮板定量给料机的上链平整，减小了刮板链的运行阻力；并确保了与过渡支架不发生干涉，不留“三角煤”。并且过渡槽和机头架间采用哑铃联接，解决了机头架和过渡槽间联接强度不够的问题（如图4所示）。 

　　3 结语 

　　SGZ730/320型极薄煤层中双链刮板定量给料机，是我公司设计生产的新一代极薄煤层产品，它采用了国内外目前较为先进的设计理念，使用了现代化的制造工艺，是高产高效极薄煤层综采工作面的新型装备，满足了极薄煤层综采工作面智能机械化采煤的需要，具有良好的发展空间和前景。