我國未來刮板輸送機技術研究的關鍵

目前，我國刮板輸送機在總體設計、制造水平方面同國外同類機型相比差距不大，但在以下方面與國外相比仍有不少差距：

①輸送能力方面，國外刮板輸送機輸送能力已達4500t/h以上，而我國才達到2500t/h或3000t/h;

②關鍵零部件壽命差距，國外重型刮板輸送機中部槽過煤量最高可達1200Mt，而國內中部槽過煤量最高只有500Mt;

③技術性能方面，國外積極應用機電一體化技術，研制開發了監測監控設備和故障診斷系統以及時了解設備運行工況，保證設備的安全運行，使得設備故障率大大降低，傳動功率和生產能力得到提升，而我國這方面的研究僅處于起步階段。針對以上差距，欲使我國刮板輸送機技術取得長足進步，關鍵要集中研究力量攻克以下技術難點。

加強基礎理論研究

由于刮板輸送機在采煤工作面工作，具有一定的特殊性。

第一，工作環境惡劣。刮板輸送機作為采煤工作面上唯一能夠進行有效連續運輸的設備，在使用過程當中，會承受拉力、壓力、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用，工作環境相對惡劣。

第二，傳動系統復雜。刮板輸送機的傳動系統主要有電動機、耦合器、減速器、鏈輪軸組、刮板鏈等部件組成，這些部件有機地結合在一起，共同組成了刮板輸送機的傳動鏈。第三，傳動系統的串聯結構。刮板輸送機的傳動系統是一種可修復的串聯系統，由于各個設備串聯在一起，任何部件發生故障，都會導致整個系統失效。因此，需不斷地對其進行深入研究、準確而全面的理論分析才能夠為大功率、大運量、長運距、高可靠性和長壽命的刮板輸送機的研制提供可靠的理論支撐。

精確的靜力學計算

任何類型的刮板輸送機的設計過程中，首要核心任務是進行精確的理論設計計算，例如刮板輸送機運行阻力的研究，在安裝刮板輸送機和刮板輸送機的使用過程中難免會受到水平方向、垂直方向乃至同時兩個方向共同作用的載荷，在這些載荷的長時間作用下刮板輸送機會相應的產生水平方向和垂直方向的彎曲，這些彎曲將導致刮板鏈工作載荷的增大，影響刮板輸送機的工作阻力，進而影響刮板輸送機的工作性能和壽命。因此進行精確的理論設計計算是設計出高性能和高可靠度刮板輸送機的關鍵。

準確的動力學分析

刮板輸送機既實現工作面煤炭的運輸，又為移架提供支撐、為采煤機提供運行軌道，其結構特征和惡劣的運行環境決定了它具有時變、耦合、非線性和重載等動力學特征。刮板輸送機在非正常運行狀態下，如啟、制動過程以及在異常載荷的卡鏈工況下動力學問題也愈顯突出，例如啟動過程不同的啟動方式下刮板鏈的最大張力與頭尾電機的輸出功率平衡性問題等。另外在正常運轉過程中，鏈輪勻速轉動，鏈速呈現周期性變化導致刮板機產生動載荷，該動載荷則是引發振動的起因，如何避免共振進行無共振設計應該成為領域內專家學者研究的重點。因此，實現準確地分析和評估在不同工況下傳動系統的動態特性是設計大功率刮板輸送機的必要條件。

使用和研制新型材料

我國自行生產的刮板輸送機，其主要零部件的壽命大都低于國外同型產品，其中圓環鏈和中部槽的壽命差距尤為突出。且中部槽是刮板輸送機的主要部件，按重量或長度其約占整個刮板輸送機總重量或總長度的70%~80%左右。因此，刮板輸送機中部槽的數量決定著輸送機的長度，其質量則決定著輸送機的壽命和運輸量，中部槽的良好質量是刮板輸送機效率和壽命的重要保證。國外中部槽壽命已實現保證值為800萬t的過煤量，最高可達1200萬t的過煤量；而我國生產的中部槽壽命最高只達400~500萬t左右的過煤量。分析其原因，造成該壽命差距的主要原因是國內沒有研制、開發出生產這些關鍵零部件的材料，以致國內重型刮板輸送機中部槽所用中板、鏈條等關鍵材料都要依靠進口，造成國內生產的重型刮板輸送機總是滯后于國外的產品。例如，我國刮板輸送機中部槽端頭所用材料一般為ZGMn13型高錳鋼，該高錳鋼為耐磨鋼的典型鋼種，作為耐磨鋼該種鋼有其自身的優點，但是在制造過程中亦暴露出諸多問題，如焊接性能差，焊后易出現冷裂等。在采用新型耐磨鋼ZG30SiMn來代替ZGMn13后，其焊接性能得到較大改善。ZG30SiMn耐磨鋼的機械性能與ZGMn13非常接近，但其可焊性能好，在制造過程中容易控制焊縫質量，并可通過熱處理提高其硬度，來保證耐磨性，從而使改進后的中部槽使用壽命大大提高。

因此，研制和引進新型材料是提高刮板輸送機零部件強度、耐磨性等各方面性能的根本，是提高其壽命的關鍵。3.3改進關鍵部件加工工藝鏈輪組是刮板輸送機的重要傳動部件，其由鏈輪、連接滾筒、軸承、浮動油封等組成，它在刮板輸送機中不僅承受靜載荷，同時也要承受脈動和沖擊載荷，因此也是最易損壞的部件之一。所以，對鏈輪的加工工藝要求是：高強度、耐磨性好，同時還要具備良好的軔性以便能承載脈動和沖擊載荷，保證其與刮板鏈的良好嚙合。

重型刮板輸送機的使用壽命與鏈窩的加工質量關系密切，因此，在鏈輪軸的數控加工過程中，最為關鍵的技術是鏈窩的數控加工，而要做好鏈窩的數控加工，首先要掌握鏈輪的傳動原理。鏈輪的主要動力來源于鏈輪軸，運用漸開線可以將鏈輪軸與鏈輪進行相互有效的連接，因此對鏈輪齒形以及鏈輪窩進行加工時，需要結合鏈輪的基本技術要求，并在此基礎上進行有效加工，才可以保障動力依靠鏈輪可靠平穩的傳遞。此外，刮板輸送機還有一些其他關鍵零部件的加工工藝有待改進和提高。

設計研發綜采面刮板輸送機狀態監測及故障診斷系統

目前綜采工作面刮板輸送機缺乏狀態監測及故障診斷系統，無法實現及時捕捉故障信號并及時排除故障以盡量減少不必要的損失和事故，因此，設計研發綜采面刮板輸送機監測及故障診斷系統是最終建立高產高效無人值守自動化工作面的目標關鍵環節。無人值守自動化工作面采煤簡稱無人采煤，即工人不出現在回采工作面內，而是在回采工作面以外的地點操作和控制機械設備，完成工作面內的采煤、運煤、支護回采工作空間和處理采空區等各項工序。無人自動化工作面的最大特點是井下工作人員遠離工作面中危險和惡劣的工作環境，而且勞動人員少，工作效率高，特別適合于一些無法開采或極難開采的工作面，有利于資源的充分利用和開60發。目前，無人自動化工作面主要運用于薄煤層開采，并且在西方發達國家應用相當普遍和成功。我國在無人自動化開采技術中，主要依靠進口，自主研發仍處于起步階段，僅在少數工作面實現了綜合自動化采煤，并未實現無人采煤。因此，發展無人自動化工作面將是我國現代化煤礦的發展方向。

我國對輸送設備監測系統的研宄尚處于起步摸索階段，但已有相關產品陸續發布，如中煤張家口煤礦機械有限責任公司是國內重要的刮板輸送機設計生產單位，近年來緊密與各大高校合作研發刮板輸送機監測系統系列產品，實現了對刮板輸送機油溫、油位及冷卻水流量和壓力等的監測并應用于實賤。但是目前對常見故障例如：跳鏈、堵轉、掉鏈、鍛煉、斷刮板等，尚未見功能成熟的刮板輸送機故障診斷系統的應用案例。因此，設計研發功能更加完善的刮板輸送機狀態監測系統以及開發可靠的故障診斷系統是國內各大刮板輸送機生產商和研宄院未來研宄的主攻方向。以實現輸送設備遠程無人自動化運行的目標，這對建立無人自動化工作面具有重要意義。

未來刮板輸送機發展的趨勢隨著我國煤炭開采不斷地向長壁大采高綜采工作面的方向發展，采煤量的不斷加大，安全、高產、高效已經成為各煤炭企業的追求目標，因此，各煤炭企業對工作面綜采設備的性能要求也在迅速提高。需求的增加將激勵著國內的煤機生產企業將研制開發的重點轉向了大裝機功率、大運輸量、長運輸距離、高強度、高可靠性的重型刮板輸送機，這亦是刮板輸送機未來的發展方向。