K4给煤机的优化改进

李雪松

（上海大屯能源股份有限公司拓特机械制造厂，上海 200000）

1 概述

我国是煤炭生产大国，综合机械化采煤是我国当前乃至相当长一个时期的主要采煤手段，煤矿综采技术是现代煤矿的重要标志，因此，如何加强煤矿综采的效率及现有资源利用的最大化、投资比的高效性，加强煤矿综采管理对煤矿企业的发展，有着极其重要的意义。

给煤机是综合机械化（落煤、运煤、支护顶板）采煤工作面辅助运输的主要设备，是煤炭生产企业实现安全、高产、高效的重要技术装备之一，在综合机械化采煤设备当中占有举足轻重的地位。因此，通过给煤机在制造过程及用户实际工作中出现的缺陷及问题，对原有的给煤机进行改进和优化，这对提高其安全性能和使用寿命有着十分重要的意义。

2 K4 给煤机的结构组成、工作原理及工作环境

2.1 K4给煤机的结构组成。往复式给煤机一般由四部分组成，主要包括驱动装置、传动装置平台、曲柄连杆机构、左右框架。不同类型的给煤机的结构略有差异，以K4往复式给煤机为例，其驱动装置由电动机、柱销联轴器、减速器组成；K4往复式给煤机结构见图1。

图1 K4往复式给煤机结构

2.2 K4给煤机的工作原理。给煤机主要用于煤矿井下固定带式输送机巷道煤仓下口、将原煤或物料连续均匀落到带式输送机上。往复式给煤机由驱动装置、底板组件、底板架、斜板组件、传动装置平台、漏斗、闸门、托轮、H支架等组成。当电机启动后经柱销联轴器、减速机、曲柄连杆机构拖动具有斜度的底板在托滚上作直线往复运动，当底板正行时，将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端；底板逆行时，槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住，底板与煤之间产生相对滑动，机体前端的煤自行落下。从而把煤或其它磨琢性小,粘性不大的松散粒状,粉状物料从给料设备中均匀地卸到受料设备中。它可以有效地提高工作面采掘设备的利用率，充分发挥运输系统的潜力，保证连续均衡生产。

3 传统给煤机的缺陷

3.1 整机采用封闭式框架结构制作，虽然大大提高了机架的刚度和坚固性能，但是安装、维修拆卸困难。

3.2 减速器采用国产加速器传动齿轮材料强度差、使用周期短、更换维修频繁。

3.3 底板、斜板选用钢板厚度薄(10-12mm)，随着过煤量的增加，磨损严重；放煤时受煤块频繁冲击砸压，发生变形、弯曲。连接螺栓尺寸小M12），稳定型差，给煤机震动大。

4 给煤机主要部件的优化和改进

4.1 减速器的改进。我厂长期采用已定型的国产减速器，箱体输出端带有固定法兰盘、“O”形圈密封，安装非常方便。

国产减速器是针对本给煤机的专用定型产品、结构很完善、经过几十年全国各矿区大范围的使用、发挥了很好的作用，但与进口减速器相比、它的传动齿轮材料强度差、工艺性及制造精度低、易漏油、使用周期短、三年左右便要更换或维修，影响工作面生产……进口减速器就克服了这些不足。

优化后电动机型号为YBK3-200L1-6,选配柱销轴器。重新设计连接罩、通过连接罩两端的法兰止口把电机、减速器联为一体。减速器要求速比为i=15.75,选用了flender的H3SH07特制减速器。flender减速器方案优化、结构合理、各零部件设计及技术工作都很完善。

BIM，Building Information Modeling首字母缩写，即建筑信息模型或建筑数字模型。随着信息时代的来临，建筑工程管理领域也开始应用到计算机辅助应用，实现了建筑业与信息化的紧密相连。BIM技术在建筑工程的规划、设计、实施及运营等全过程实现了有效管理，也实现了建筑工程的全生命周期管理，极大地提升了工程管理的高效性和规范化。

4.2 曲柄连杆装置的改进。一般往复式给煤机的曲柄连杆装置中，生产能力即给煤量只能调整四种，是通过改变曲柄销在曲柄外壳上的四个孔位来改变给料槽的行程，达到调整给煤量的。这种结构存在的问题是：不能灵活、精细的调整给煤量；曲柄销直径小、配合紧，在需要调整时，曲柄销往往已锈死，拔插销子很困难；且曲柄销很容易断裂，为了解决上述问题，对给煤机曲柄连杆装置进行了改进设计，提供了一种新型给煤机生产能力调整装置。（见附图2）

图2 曲柄连杆装置

本装置是通过如下技术方案实现的：本装置的关键零件是一加工有渐开线花键的曲轴和一个曲柄外壳。将曲柄和调整销设计为一整体，曲轴的花键一端通过内花键套装配在曲柄外壳的偏心孔上，用圆螺母、开口销固定，另一端通过偏心轴颈与给煤机连杆装配，连杆另一端与给煤机给料槽连接。调整时，只要松开圆螺母，取出内花键套，转动花键曲轴就可改变偏心轴颈相对曲柄外壳中心的位置，从而改变给煤机给料槽的行程，使给煤量即生产能力得到灵活调整，曲轴上渐开线花键的齿数决定偏心距的调整位置，可精细到转动一个齿的位置。

4.3 衬板信铬钢的使用。为增加给料槽的耐磨性能及使用寿命，底板、侧板及斜板的衬板采用信铬钢复合耐磨板，要求采用合金粉末冶金制造工艺，基板6.4 mm,耐磨层6.4 mm。复合板表面硬度为HRC58-60,微观硬度1300-1750HV,碳化铬硬质颗粒为扁平状，大颗粒，分布均匀。各衬板钻16mm沉头孔与底板、斜板连接，保证衬板敷设后确保给煤机出煤时，煤流不与给煤机产生摩擦。

4.4 分体结构的设计。传统给煤机斜板横梁采用角钢与侧板斜撑直接焊接，安装、维修时，不便于拆卸，为解决此困难，此次斜板横梁采用11#工字钢与钢板焊接在一起，并与侧板斜撑用螺栓连接。

图3 H支架

4.5 底板架加焊筋板。为了增加给煤机结构的稳定性及抗弯性能，此次给煤机斜板厚度为选择为20mm,均采用NM360材料，与箱体连接螺栓为M16,还在底板落煤下方增加了两道10槽钢，在给煤机底板框架安装曲柄挂耳位置的两侧各加焊一道加强筋板。

5 优化改进后的给煤机优势

5.1 工作运转安全可靠且机器使用寿命长。

图4 底板架

5.3 整机采用分体式框架结构，方便安装、维修拆卸方便。

5.4 调整了底板的角度增加了给煤量，给料量可达1000吨/小时 煤）。

5.5 采用了先进进口减速器设计，承载能力大，传动效率高，使用寿命大大提高。

5.6 侧板、斜板与底板之间留缝可调，能比较准确地控制留缝大小，大大减少了漏料。

5.7 底板落煤方向增加了两道11#槽钢设计，保证了底板本身刚度，消除了现有往复式给煤机底板工作中弯曲变形的弊病。

5.8 曲柄连杆装置的优化改进实现了给煤量的灵活、精细调整，突破了一般给煤机只有四种能力的调整技术，花键曲轴为整体结构，强度高，结构紧凑，易调整。解决了传统给煤机曲柄销拔插困难及断裂的问题，使给煤机寿命成倍提高。

5.9 底板、斜板衬板选用信铬钢材料，大大提高了给煤机的耐磨性能，使给煤机的使用寿命从原来的3年提高到10年。

6 结论

设备零部件工作寿命的长短，直接影响着企业的安全生产和经济效益。给煤机是煤矿企业提高劳动生产率和保障安全系数的重要设备之一，在企业的安全生产中发挥着极其重要的作用。随着给煤机的结构和形式的不断改进优化，能提高机械使用的可靠性、延长设备的使用寿命，从而使给煤机能够在综采工作中更好的发挥其作用，为提高煤炭产量、降低生产成本、确保安全生产发挥更大的作用。

通过此次优化改进，使我厂的K4给煤机性能有了很大提高，使用周期长、降低了维修费用，为打开销售市场创造了条件，有潜在的市场效益。