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洗煤刮板输送机机械故障探究

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《机械制造文摘》2017年第1期

摘要:作为矿井重要的运输设备,断链和溜槽磨损是刮板输送机常见的故障,对该类故障形成机理及破坏类型展开研究,提出相关解决对策,降低刮板输送机运行过程中故障的发生概率,使其保持较高的开机率。即在不影响其运输能力的情况下,通过相关技术措施,最大限度提高其运输效率、降低维修成本、增加经济效益。

关键词:刮板输送机;故障;运输效率

刮板输送机是整个矿井生产系统中常见且重要的运输设备。该设备机身较低,装载方便;通过增加或减少溜槽可实现机身的伸缩,环境适应性强;机身坚固耐用,生产效率高;运载效率高,操作方便;基于以上优势,刮板输送机备受各大矿井青睐。刮板输送机主要由机头、电机、减速器、溜槽、刮板及链条等部分组成。矿井生产任务繁重,机器高速运转,随着时间推移溜槽会出现严重的磨损,若操作不当可能会引发断链事故。断链事故是刮板输送机运行过程中常见故障之一,同时也是危害最大的一种,不仅影响运输系统,断链甩出可能会造成人员伤亡事故,根据相关统计资料,各类事故对矿井产量影响中因刮板输送机断链事故可占影响产量的36%。溜槽主要构成刮板输送机的机身,作为煤矸石、刮板及链条的运行通道,溜槽两帮及溜槽间的接头处舌板会出现严重的变形磨损,日积月累造成溜槽的失效,运行过程中的摩擦损害是造成输送机功率损失的主要原因。通过对常见的断链及溜槽磨损故障进行分析,提出降低刮板输送机故障率的的途径,最终实现刮板输送机的安全高效运行。

1刮板输送机溜槽及刮板链简介

溜槽分节组装构成了刮板输机的机身主体部分,其上承载着煤矸石、刮板、链条,不仅要承受三者总重量,还要经受刮板和链条对其两帮及接头处舌板的磨损,因此溜槽在满足强度要求的条件下要有较强的抵抗磨损性能。刮板输送机溜槽按其作用大致可分为3类:连接机头和机身的过渡溜槽、机身主要构成部分的中部溜槽、调整机身铺设长度的调节溜槽。其中中部溜槽所占比例最高,也是本文中主要分析的溜槽部分。溜槽主要由槽帮钢、中板、支座和凹凸端头焊接在一起组成。槽帮钢可分为供单链输送机使用的D型、中双链使用的E型、边双链使用的M型3种。支座起到连接溜槽附件和增强槽帮钢强度的作用。各节溜槽通过其两端的凹凸端头对接拼装,端头的制造材料为高锰钢。链条和刮板组合在一起构成了输送机的刮板链,作为重要的牵引机构,可将煤矸石不断的向前推送。生产中主要采用单链、中双链和边链3类。使用过程中,刮板链要同时承受物料重量的静载荷及将其向前推送的动载荷,刮板链在溜槽中滑行始终会发生摩擦损失,且物料沾水会对其产生腐蚀作用。因此链条要采用高强度合金钢,经淬火及拉伸处理,成为集强度、韧性、抗磨损和腐蚀为一体的优质产品。

2溜槽故障分析

2.1溜槽磨损失效类型及原因分析

溜槽是输送机机身的主要组成部分。在输送机机头电机减速器传动力矩的作用下,刮板链带动煤矸石在溜槽中运转,因此溜槽的磨损主要来自于煤矸石及刮板链,其中槽帮及接头处舌板是磨损最为严重的部位,溜槽的报废往往和槽帮及舌板的磨损破坏有直接关联,磨损破坏同时给输送机增加额外载荷,损耗功率,长此以往,给生产带来巨大的经济损失。溜槽的破坏大多分以下几种类型:(1)中板磨损严重,最薄处有时不足3mm,严重影响正常使用。(2)溜槽的侧板上沿磨损掉一块,造成部分链条外露,严重时甚至出现飘链现象。(3)刮板链及货载对中板及槽帮连接处不断磨损,形成一道道磨沟,甚至出现裂缝,最终导致溜槽报废。通过对上述情况分析,综合各种磨损类型可知,机械磨损、腐蚀磨损及粘着磨损是溜槽磨损的主要原因。(1)机械磨损。溜槽由槽帮和中板焊接在一起组成,刮板链和煤矸石表面不平整处会对中板进行切削及摩擦,使其发生损坏。相对于链环,其尖锐的围观峰顶相当于刀具的切削刃,当其承受载荷后,不仅对中板有正向压力,而且在其向前运行过程中对中板产生切削作用效果。在中板和刮板链空隙间夹杂的煤矸石也会对中板产生切削作用,通常这类切削磨损损害程度较小,主要是因为煤矸石强度及刚度较低,在磨损过程中若受到较大压力会被压裂消失。刮板链和物料每通过中板表面一次,就会对其产生一次剪切磨损,随着次数的增加,溜槽中板表面会形成塑性变形破坏区域,进一步形成裂纹,随着裂纹的扩展最终剥落。(2)腐蚀磨损。由于除尘的需要,煤矸石表面多沾有水,这样会与溜槽中板产生化学反应,长期的腐蚀作用会在中板表面产生锈蚀物,锈蚀物强度低,在刮板链的作用下掉落下来。中板经过腐蚀磨损后的新表面更容易被氧化,在周而复始的氧化———剥离———再氧化作用下,中板逐渐变薄。随着刮板链及煤矸石在溜槽中长时间运行,摩擦会产生大量的热,造成中板软化而强度降低。(3)粘着磨损。刮板、链条的微凸体与溜槽中板接触,当载重较重时,微凸体与中板间会产生很高的接触压应力,虽然煤粉及附着物会对粘着现象起到一定的阻碍作用,但这种作用相比接触压应力较小,这层污染膜会消失,同时接触面温度快速升高,并发生软化现象,严重时会发生局部的融化。在刮板链和中板运动冲击载荷的作用下,最终产生剪切或撕裂以致发生粘着磨损。

2.2提高溜槽寿命的措施

(1)通过对溜槽磨损失效的原因分析可知,机械磨损和粘着磨损是溜槽报废的主要原因,因此增强溜槽强度、增强其抗磨损性能能够延长溜槽的使用时间。溜槽材料可以选择含碳量介于0.25%~0.35%的高强度钢,并加入一些V、Cr、Mo、B等元素,这样可以有效增强其强度稳定性及淬透性。

(2)链环运行轨道磨损较为严重,尤其是2节溜槽对接部位更严重,因此可以在链环运行轨道焊接抗磨和抗蚀材料,兼顾其强度和抗磨的要求,同时可以采用深层渗硼技术来增强其抗磨和抗腐蚀性能,运用该技术可以将溜槽寿命提高2~3倍。

(3)增强圆环表面的光滑程度,保证其光滑度质量要求。

(4)使用耐磨堆焊新工艺:即在溜槽中板用耐磨焊条堆焊一层耐磨合金,这样刮板链在堆焊层上运动,不与中板直接接触。溜槽中板主要采用16Mn钢,该种钢材质具有很好的焊接性,不因焊接而产生裂纹,KTD—032耐磨焊条可以在交流电和直流电2种情况下使用,具有工艺简单、火花飞溅小、抵抗裂纹能力强、成型效果好等优点,因而被广泛使用。耐磨花纹采用大交叉断续焊道。

3断链故障分析

3.1链条破坏形式及原因分析

链条的破坏形式主要有疲劳破坏和冲击破坏2种。刮板链在周期性载荷及拉力作用下,会发生疲劳损坏,通常在薄弱环节即链环的圆环过渡处产生裂纹,在载荷的反复作用下裂纹持续扩展,强度逐渐降低,最终被拉断产生灰白色的断裂口;在运行过程中,若刮板链瞬间所受载荷过大,在此强冲击作用下产生很大变形,若该冲击载荷大于其破断所需拉力,此时发生断链现象。通过对多起断链事故的统计分析表明,刮板输送机断链事故主要可分为三大类:质量问题、运行条件、使用维护,三者任何一个环节出问题都会引发圆环链破坏事故。

(1)质量问题。在工厂生产前选用的原材料质量不过关,链环的尺寸设计存在误差,焊接及热处理工艺不合格等,这些因素都会致使链条在出厂前就存在问题。通过对链环的试验可知,圆环的内宽影响其过渡处的应力,含碳量影响圆环的强度及其延伸率。刮板与链环的间距也影响着其运行,若间距比较大,则不能充分带动物料前行,若间距比较小,则链子的负荷过重,行驶阻力过大。

(2)运行条件。不论是煤矿井下还是洗煤厂车间都处于一个潮湿的环境中,且输送机运载和物料一般也较为潮湿,因此刮板链很容易别锈蚀;刮板输送机各组成部分都是钢铁材质,刮板与链环,链环之间,刮板链与溜槽中板,链环与链轮的啮合等都会产生摩擦,在长期潮湿和磨损的影响下,强度降低,发生破坏。此外,冲击破坏和疲劳破坏对其有重要的影响。链条运行过程中会受到动静载荷的作用,若刮板发生弯曲,溜槽中板接合处不平,刮板链未张紧都会出现卡链现象,造成冲击破坏;刮板输送机在启动和停止时,往往冲击较大,周而复始,可能会产生疲劳破坏。

(3)使用维护。废旧锚杆或其他铁器卡入刮板链,尤其运行至机头处最容易发生卡链事故,造成断链;链条过紧,停机时堆物太多,输送机启动时载荷过大,链条也没缓冲余地,造成断链;刮板与链条间距不等,造成负载不均匀,也会引起断链事故。

3.2防止断链措施

(1)优质的链条是运行平稳的第一步,链环的内宽稍微大一些,减小过渡部分的应力集中现象;链条表面平滑,减少凸起,消除应力集中现象;合适的含碳量,同时兼顾链条的强度和延伸率。

(2)正确安装和使用,刮板输送机铺设平直,链条松紧合适,溜槽中板接合处平直,禁止停机时堆货,这样机器运行良好。

(3)加强维护及保养,刮板与链环螺栓安装合格,刮板弯曲后要及时更换,链条张紧程度适中,禁止新旧磨损程度差距大的链条混合使用。

4结论

通过对刮板输送机运行过程中常见的溜槽磨损及断链故障原因分析,并提出改进措施,延长了输送机使用寿命,提高了运输效率,节约机器运行维护成本,带来良好的经济效益。

参考文献:

[1]贾柱.刮板输送机故障分析及解决对策[J].煤矿机械,2014(11):296-298.

[2]孟国营,程晓涵.我国矿用刮板输送机技术现状及发展分析[J].煤炭工程,2014(10):58-60.

[3]兰江.刮板输送机故障分析与维修措施[J].科技创新与应用,2015,24:160.

[4]崔峰.矿用刮板输送机故障分析与处理[J].山东工业技术,2015,19:258.

[5]孙文忠.煤矿刮板输送机故障监控与防治措施研究[J].煤炭与化工,2016(8):142-144.

作者:王斌 单位:霍州煤电集团

机械制造文摘杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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