山东科技大学能源与矿业工程学院郝建团队在《山东科技大学学报(自然科学版)》发表论文《基于滚动摩擦的输送机刮板优化设计与效果分析》。该研究针对刮板输送机在煤炭综采工作面普遍存在的刮板自重过大、磨损严重、能耗高等问题，创新性地提出了一种将滑动摩擦改为滚动摩擦的刮板局部结构优化方案，通过模拟实验与现场应用验证，该设计可显著降低摩擦力与能耗，并有效提升了设备的运行稳定性。
刮板输送机是煤炭综采工作面的核心运输装备，其性能直接关系到生产效率。然而，传统刮板因采用钢材制造、自重较大，且与中部槽之间为滑动摩擦接触，导致运行中存在摩擦阻力大、部件磨损快、电动机能耗高、维护频繁等一系列瓶颈问题，严重制约了工作面的连续高效生产。
为解决这一行业痛点，郝建团队从摩擦学基本原理出发，对刮板进行了革命性的结构优化。其核心设计在于“以滚代滑”：在传统刮板底部两端安装由特殊高分子聚氨酯材料制成的支撑体，并在支撑体上集成一套包含滚珠、辅助滚珠和滚动支座的精密滚动系统。这一改动从根本上改变了刮板与中部槽的接触与受力方式，将有害的滑动摩擦转变为高效的滚动摩擦。
该优化方案兼具材料与结构双重创新。在材料上，选用密度仅为钢材约七分之一的高分子聚氨酯替代部分钢制结构，显著减轻了刮板自重，其优异的缓冲性能也有助于减少冲击磨损。在结构上，设计的自动排污机制能让煤粉、水等杂质在滚珠转动时被有效排出，既避免了杂质堆积加剧磨损，又对滚珠起到了润滑作用。滚珠则采用了硬度极高的YG8钨钢球，确保了滚动体的耐磨性与长期运行的可靠性。
室内模拟实验数据清晰地揭示了优化效果。测试表明，新型刮板的摩擦系数从传统的0.4骤降至0.035，与中部槽之间的运行摩擦力从129N大幅降低至13N，降幅高达约89.92%。这意味着驱动刮板运行所需的链条拉力显著减小，为节能降耗奠定了理论基础。
真正的考验来自内蒙古双欣煤矿的工业性试验。应用新型刮板后，刮板输送机展现出全方位的性能提升：
1. 载荷与运行更平稳：设备运行电流明显降低，机头、机尾日平均电流分别下降11%和8%，日平均总电流下降9.6%。更重要的是，设备在“低载荷”状态下运行的时间频率提升了12.5%，而在“高载荷”和“超载荷”状态下的频率则大幅下降，表明设备运行更加轻松、稳定。
2. 节能效果显著：在额定运输量(1500吨/小时)下，单台电动机的功率从1754.87kW降至1330.98kW。长期运行数据显示，每台电动机的年用电量降低了约25%，整个试验工作面的年总耗电量下降了约27%，节能效益巨大。
3. 可靠性提高，维护成本降低：由于摩擦方式改变和自动排污结构的作用，刮板与中部槽的磨损得到有效控制。现场统计的刮板输送机故障率相比使用传统刮板时期显著下降，设备的可用性与可靠性增强，相应降低了维护成本。
该研究成果成功地将摩擦学理论应用于工程实践，通过一个巧妙的局部结构改造，解决了煤矿生产中的大问题。它不仅为刮板输送机的技术升级提供了经过验证的、可复制的优化方案，也为矿山装备的节能、降耗、提效探索出了一条切实可行的路径，具有极高的工程应用价值与推广前景。
