我国未来刮板输送机技术研究的关键

目前，我国刮板输送机在总体设计、制造水平方面同国外同类机型相比差距不大，但在以下方面与国外相比仍有不少差距：

①输送能力方面，国外刮板输送机输送能力已达4500t/h以上，而我国才达到2500t/h或3000t/h;

②关键零部件寿命差距，国外重型刮板输送机中部槽过煤量最高可达1200Mt，而国内中部槽过煤量最高只有500Mt;

③技术性能方面，国外积极应用机电一体化技术，研制开发了监测监控设备和故障诊断系统以及时了解设备运行工况，保证设备的安全运行，使得设备故障率大大降低，传动功率和生产能力得到提升，而我国这方面的研究仅处于起步阶段。针对以上差距，欲使我国刮板输送机技术取得长足进步，关键要集中研究力量攻克以下技术难点。

加强基础理论研究

由于刮板输送机在采煤工作面工作，具有一定的特殊性。

第一，工作环境恶劣。刮板输送机作为采煤工作面上唯一能够进行有效连续运输的设备，在使用过程当中，会承受拉力、压力、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，工作环境相对恶劣。

第二，传动系统复杂。刮板输送机的传动系统主要有电动机、耦合器、减速器、链轮轴组、刮板链等部件组成，这些部件有机地结合在一起，共同组成了刮板输送机的传动链。第三，传动系统的串联结构。刮板输送机的传动系统是一种可修复的串联系统，由于各个设备串联在一起，任何部件发生故障，都会导致整个系统失效。因此，需不断地对其进行深入研究、准确而全面的理论分析才能够为大功率、大运量、长运距、高可靠性和长寿命的刮板输送机的研制提供可靠的理论支撑。

精确的静力学计算

任何类型的刮板输送机的设计过程中，首要核心任务是进行精确的理论设计计算，例如刮板输送机运行阻力的研究，在安装刮板输送机和刮板输送机的使用过程中难免会受到水平方向、垂直方向乃至同时两个方向共同作用的载荷，在这些载荷的长时间作用下刮板输送机会相应的产生水平方向和垂直方向的弯曲，这些弯曲将导致刮板链工作载荷的增大，影响刮板输送机的工作阻力，进而影响刮板输送机的工作性能和寿命。因此进行精确的理论设计计算是设计出高性能和高可靠度刮板输送机的关键。

准确的动力学分析

刮板输送机既实现工作面煤炭的运输，又为移架提供支撑、为采煤机提供运行轨道，其结构特征和恶劣的运行环境决定了它具有时变、耦合、非线性和重载等动力学特征。刮板输送机在非正常运行状态下，如启、制动过程以及在异常载荷的卡链工况下动力学问题也愈显突出，例如启动过程不同的启动方式下刮板链的最大张力与头尾电机的输出功率平衡性问题等。另外在正常运转过程中，链轮匀速转动，链速呈现周期性变化导致刮板机产生动载荷，该动载荷则是引发振动的起因，如何避免共振进行无共振设计应该成为领域内专家学者研究的重点。因此，实现准确地分析和评估在不同工况下传动系统的动态特性是设计大功率刮板输送机的必要条件。

使用和研制新型材料

我国自行生产的刮板输送机，其主要零部件的寿命大都低于国外同型产品，其中圆环链和中部槽的寿命差距尤为突出。且中部槽是刮板输送机的主要部件，按重量或长度其约占整个刮板输送机总重量或总长度的70%~80%左右。因此，刮板输送机中部槽的数量决定着输送机的长度，其质量则决定着输送机的寿命和运输量，中部槽的良好质量是刮板输送机效率和寿命的重要保证。国外中部槽寿命已实现保证值为800万t的过煤量，最高可达1200万t的过煤量；而我国生产的中部槽寿命最高只达400~500万t左右的过煤量。分析其原因，造成该寿命差距的主要原因是国内没有研制、开发出生产这些关键零部件的材料，以致国内重型刮板输送机中部槽所用中板、链条等关键材料都要依靠进口，造成国内生产的重型刮板输送机总是滞后于国外的产品。例如，我国刮板输送机中部槽端头所用材料一般为ZGMn13型高锰钢，该高锰钢为耐磨钢的典型钢种，作为耐磨钢该种钢有其自身的优点，但是在制造过程中亦暴露出诸多问题，如焊接性能差，焊后易出现冷裂等。在采用新型耐磨钢ZG30SiMn来代替ZGMn13后，其焊接性能得到较大改善。ZG30SiMn耐磨钢的机械性能与ZGMn13非常接近，但其可焊性能好，在制造过程中容易控制焊缝质量，并可通过热处理提高其硬度，来保证耐磨性，从而使改进后的中部槽使用寿命大大提高。

因此，研制和引进新型材料是提高刮板输送机零部件强度、耐磨性等各方面性能的根本，是提高其寿命的关键。3.3改进关键部件加工工艺链轮组是刮板输送机的重要传动部件，其由链轮、连接滚筒、轴承、浮动油封等组成，它在刮板输送机中不仅承受静载荷，同时也要承受脉动和冲击载荷，因此也是最易损坏的部件之一。所以，对链轮的加工工艺要求是：高强度、耐磨性好，同时还要具备良好的軔性以便能承载脉动和冲击载荷，保证其与刮板链的良好啮合。

重型刮板输送机的使用寿命与链窝的加工质量关系密切，因此，在链轮轴的数控加工过程中，最为关键的技术是链窝的数控加工，而要做好链窝的数控加工，首先要掌握链轮的传动原理。链轮的主要动力来源于链轮轴，运用渐开线可以将链轮轴与链轮进行相互有效的连接，因此对链轮齿形以及链轮窝进行加工时，需要结合链轮的基本技术要求，并在此基础上进行有效加工，才可以保障动力依靠链轮可靠平稳的传递。此外，刮板输送机还有一些其他关键零部件的加工工艺有待改进和提高。

设计研发综采面刮板输送机状态监测及故障诊断系统

目前综采工作面刮板输送机缺乏状态监测及故障诊断系统，无法实现及时捕捉故障信号并及时排除故障以尽量减少不必要的损失和事故，因此，设计研发综采面刮板输送机监测及故障诊断系统是最终建立高产高效无人值守自动化工作面的目标关键环节。无人值守自动化工作面采煤简称无人采煤，即工人不出现在回采工作面内，而是在回采工作面以外的地点操作和控制机械设备，完成工作面内的采煤、运煤、支护回采工作空间和处理采空区等各项工序。无人自动化工作面的最大特点是井下工作人员远离工作面中危险和恶劣的工作环境，而且劳动人员少，工作效率高，特别适合于一些无法开采或极难开采的工作面，有利于资源的充分利用和开60发。目前，无人自动化工作面主要运用于薄煤层开采，并且在西方发达国家应用相当普遍和成功。我国在无人自动化开采技术中，主要依靠进口，自主研发仍处于起步阶段，仅在少数工作面实现了综合自动化采煤，并未实现无人采煤。因此，发展无人自动化工作面将是我国现代化煤矿的发展方向。

我国对输送设备监测系统的研宄尚处于起步摸索阶段，但已有相关产品陆续发布，如中煤张家口煤矿机械有限责任公司是国内重要的刮板输送机设计生产单位，近年来紧密与各大高校合作研发刮板输送机监测系统系列产品，实现了对刮板输送机油温、油位及冷却水流量和压力等的监测并应用于实贱。但是目前对常见故障例如：跳链、堵转、掉链、锻炼、断刮板等，尚未见功能成熟的刮板输送机故障诊断系统的应用案例。因此，设计研发功能更加完善的刮板输送机状态监测系统以及开发可靠的故障诊断系统是国内各大刮板输送机生产商和研宄院未来研宄的主攻方向。以实现输送设备远程无人自动化运行的目标，这对建立无人自动化工作面具有重要意义。

未来刮板输送机发展的趋势随着我国煤炭开采不断地向长壁大采高综采工作面的方向发展，采煤量的不断加大，安全、高产、高效已经成为各煤炭企业的追求目标，因此，各煤炭企业对工作面综采设备的性能要求也在迅速提高。需求的增加将激励着国内的煤机生产企业将研制开发的重点转向了大装机功率、大运输量、长运输距离、高强度、高可靠性的重型刮板输送机，这亦是刮板输送机未来的发展方向。