综采工作面刮板输送机过载保护的实现

邢格平

（大同煤矿集团有限责任公司燕子山矿，山西 大同 037037）

刮板输送机作为综采工作面的关键运输设备，其主要功能是将工作面的煤炭、矸石以及设备等运输至地面。随着综采工作面设备自动化水平及采煤技术的不断进度，综采工作面的采煤效率不断提升[1]。长距离、大运量的运输趋势对刮板输送机的可靠性和稳定性提出了更高的要求和挑战。在实际生产中，刮板输送机经常会遇到启动阶段对工作面电网和其他设备造成冲击；运行阶段由于运量过大导致刮板输送机过载，进而导致相关零部件失效，影响综采工作面的整体采煤效率。

经实践表明，由于实际生产中导致刮板输送机出现过载的情况常会引起其电机和机械部件出现故障。而且，机械部件出现故障的比例相对较高，尤其以减速器的故障率最高。因此，为了提高刮板输送机可靠性和稳定性，实现对刮板输送机的过载保护，本文将从减速器为研究对象，提出对刮板输送机减速器实现过载保护的措施。

1 现状分析

综采工作面的生产情况相对复杂，且承担的生产任务非常重。在实际生产过程中，为了确保整个综采工作面的安全生产或出现一些突发事故的情况下，常要求刮板输送机停机配合检查。而在再次启动时，刮板输送机常处于满载或者超载状态[2]。经现场调研发现，在一个工作日中刮板输送机常以空载、满载以及超载的情况下运行，且大部分时间均为超载状态，使得其减速器和电机处于超负荷状态，进而使其使用寿命降低，影响整个输送机的可靠性。

因此，为了提高刮板输送机的可靠性，需对其进行过载保护设计。目前，应用于刮板输送机过载保护的措施包括以下几种：

1）对刮板输送机的电机进行选型设计要求其容量具备一定的余量，一般预留20%的余量。如，若刮板输送机电机功率为120 kW，需选择144 kW 的电机；

2）采用双速电机或者在刮板输送机电机和减速器之间增加液力耦合器，使其能够在各种状态下平稳启动。

2 刮板输送机过载保护设计

减速器作为刮板输送机的关键传动部件，其主要功能是将其电机的动力传动至刮板输送机。只有将电机的足够的转矩和转速传递至刮板输送机才能够确保系统正常工作。而且，刮板输送机减速器的制造成本相对其电机的制造成本高[3]。因此，对刮板输送机减速器进行过载保护还能够间接的降低系统的维修成本。

经分析可知，当刮板输送机在过载状态下运行或在满载状态下启动时受到冲击时，刮板输送机的输出轴与其连接零件相碰撞，使得输出轴和连接连接受到损伤。为了避免输出轴与连接零件相互冲击，可在二者之间增设相应的缓冲零件。增加缓冲零件后的减速器结构示意图如下页图1 所示。

改进后减速器的工作原理：当刮板输送机无冲击或过载状态下运行时，胀紧连接套与输出轴共同旋转；当刮板输送机电机受到冲击或处于过载运行状态时，胀紧连接套与其输出轴之间将会出现打滑，间接了降低了刮板输送机电机的输出转矩，避免了由于过载或者冲击对连接零件造成损伤，进而提升了刮板输送机减速器的使用寿命和可靠性[4]。

3 过载保护效果验证

为验证上述改进措施的有效性，将其应用于我矿刮板输送机的减速器改造中。该刮板输送机的额定功率为250 kW。并模拟实际生产的工况，分析加载、满载、过载最后到减载四个工况下刮板输送机工作效率和工作情况，试验结果如表1 所示。

图1 改进后减速器结构示意图

表1 改进后刮板输送机减速过载保护效果

分析表1 可知，当输出功率的低于额定功率的1%上限值时，随着输入功率的增加，输出功率也在不断增加，且刮板输送机处于正常运行状态。而后，随着输入功率的继续增加，刮板输送机输出轴无法正常运行，处于打滑的状态，其输出功率开始降低；而且，当刮板输送机的输入功率达到300 kW 左右时，输出轴出现严重打滑的情况，工作效率达到最低，造成上述情况的主要原因在于输出轴和连接零件之间的胀紧连接套发生作用，起到过载保护的功能。最后，随着输入功率的降低，输出功率降低至250 kW 以下后，胀紧连接套不发挥作用，此时刮板输送机又可正常工作。

此外，为了进一步提升减速器的可靠性，实现刮板输送机的过载保护，所设计的减速器需要至少提高一个等级。在日常生产中还需注意以下几点：

1）当输送机出现事故后，需要立即进行处理，避免设备带病运行。

2）保持刮板输送机减速器的通风，避免减速器处于高温状态。

3）定期对刮板输送机减速器进行检查，查看刮板输送机的传动装置是否损坏，并定期更换润滑油。

4） 定期查看刮板输送机电机接线盒是否松动，各接线部位是否有烧伤痕迹[5]。

4 结语

刮板输送机作为综采工作面的关键运输设备，其运行的稳定性和可靠性直接决定综采工作面的采煤效率和安全性。实际生产中，刮板输送机常会在满载状态下启动进而对设备及其电机造成冲击，此外刮板输送的过载运行也会降低系统的使用寿命和可靠性。为实现刮板输送机的过载保护，在系统输出轴和连接零件之间加设了胀紧连接套的缓冲装置，当系统受到冲击或在过载状态运行时，由于胀紧连接套的作用使得输出轴和连接零件出现打滑，达到了过载保护的目的。并将上述过载保护措施应用于实际生产中发现，当系统出现过载情况是，带式输送机无法正常运行，达到了过载保护的目的。