刮板输送机中部槽疲劳寿命优化设计分析

柴化宁

（西山煤电集团设备租赁分公司，山西 太原 030053）

引言

刮板输送机作为煤炭开采过程中的核心综采设备，是配合采煤机、液压支架等共同作用的。刮板输送机的刮板链将煤块输送至转载机上。刮板输送机不仅仅有运输作用，而且刮板输送机也是采煤机行走的轨道支撑以及液压支架进行移架时的支撑点[1-2]。随着煤炭开采深度的加深，煤矿井下所处的环境越来越恶劣，刮板输送机作为主要的核心综采设备，其整体的结构性能以及安全可靠性直接影响着煤炭开采的效率。

1 刮板输送机的结构

刮板输送机的主要组成部分是由机头部分承担着整个装置的驱动系统，包含着牵引机以及传动装置等组成，中间过渡段是整个设备的机身部分，是整套装置输送的支撑机体。同时在刮板输送机上还设置有其他的保护装置，例如限距器等装置。机尾段与机头段的组成基本相似，不过在机尾处加设了导向体，保证了刮板链的链轮能够进入到正确的轨道内部。刮板输送机的整体结构图如图1 所示。

图1 刮板输送机的整体结构图

2 中部槽结构及存在问题

刮板输送机的中部槽结构有很多种，目前使用比较广泛的有轻型、中型、重型以及超重型[3]。

1）目前应用在轻型刮板输送送机上的中部槽大多采用的是扎制中板焊接而成的中部槽，由于其材料众多，结构简单，在轻型刮板输送机上有较好的应用。

2）铸造拼接式的刮板输送机中部槽在中型刮板输送机上有较好的应用，铸造体本身结构稳定，有着比较好的强度和硬度，在使用过程中能够有较长的寿命。

3）随着铸造技术的发展，现在能够按照需要铸造出一体式的中部槽，一体式的中部槽由于其生产过程中采用的材料和工艺的不同，使得其在使用过程中的强度和刚度有了大幅度的提升，但是由于造价相对较高，仅使用在重型刮板输送机上。

刮板输送机的中部槽有多种的结构以及生产加工方法，但是在目前使用过程中，刮板输送机的中部槽存在着一个共同的问题就是其结构强度在长时间的使用过程中会逐渐失效，这就需要对中部槽的结构进行优化。

3 中部槽的结构优化分析

中部槽在实际使用过程中，经常会出现的问题是槽帮哑铃窝处发生疲劳失效，这是中部槽最易损坏的位置之一。对中部槽的槽帮进行结构的优化就是对中部槽的结构进行优化，因为槽帮是中部槽的关键部件，而槽帮的哑铃窝处是槽帮处的最为薄弱的环节之一，这就需要对其进行加强处理，分散其应力集中，增加其强度和刚度。通过在实际中的使用情况，对槽帮处进行结构优化如下页图2。

图2 结构优化前后示意图

利用ANSYS 软件对改变结构前后的模型进行应力分析。对模型施加相同的载荷以及边界条件，得到如下页图3 改变结构前的所示的应力分布图和下页图4 改变结构后的应力分布图。

图3 未改变结构时的应力分布图

图4 改变结构后的应力分布图

4 结语

通过对比能够发现改进后的应力分布相比未改进的应力分布更加均匀，尤其在槽帮的上翼板附近能够明显观察到，并且能够明显发现，对比改进部位和未改进部位，改变结构的部分发现上述各参数测量误差都优于静态试验数据结果，有效实现了对静态试验累积误差的抑制，满足掘进机实际工况使用要求。结合上文的分析，改进后的中部槽既能够满足生产过程中的正常使用，又能够延长其使用寿命，所以对哑铃窝处的结构调整可以在实际生产中得到应用。