關(guān)于刮板輸送機中部槽失效的研究

鄭志杰

(西山煤電集團 馬蘭礦，山西 太原 030205)

·技術(shù)經(jīng)驗·

關(guān)于刮板輸送機中部槽失效的研究

鄭志杰

(西山煤電集團 馬蘭礦，山西 太原 030205)

針對刮板輸送機中部槽容易磨損失效、維護成本高的問題，分析了中部槽失效的原因與特點，繪制了中部槽易磨損部位分布圖，然后在此基礎(chǔ)上提出了提高槽幫，中板、底板的耐磨性能的措施，防止中部槽磨損。工業(yè)性試驗得出，用BTW板制造的中部槽，其耐磨性能提高了30%.

刮板輸送機；中部槽；耐磨性

刮板輸送機是煤礦井工開采中的重要設(shè)備之一，它不僅負(fù)責(zé)煤炭和物料的運輸，還為采煤機提供運行軌道。一旦刮板輸送機出現(xiàn)故障，不能運行，整個工作面都將陷于停滯?？梢?，刮板輸送機對于煤礦開采的生產(chǎn)運行具有非常重要的作用。刮板輸送機在運行時，煤、矸石或物料乃至刮板和鏈條都在中部槽上滑行，因此中部槽負(fù)荷重，在使用中磨損嚴(yán)重，往往使用一段時間后就需要維修或更換，維護成本較高。如何提高中部槽的耐磨性，是亟待探究的課題。

1 中部槽失效的原因與特點

中部槽失效的原因主要有兩個：1) 推移耳失效。2) 中部槽磨損。

1.1 推移耳失效

刮板輸送機使用一段時間后，中部槽推移耳有時會發(fā)生變形或斷裂，導(dǎo)致中部槽損壞。這種失效形式不是中部槽失效的主要形式，中部槽自身的磨損失效是其主要形式。

1.2 中部槽的磨損失效

中部槽的磨損是刮板輸送機運行過程中煤與矸石、刮板和刮板鏈對中板、底板及槽幫相互接觸擠壓形成的摩擦磨損。經(jīng)過現(xiàn)場觀測統(tǒng)計，中部槽磨損部位按照磨損程度依次排序為中板、底板、槽幫。下面分別對它們磨損的原因進行分析：

1) 中板和底板的磨損原因：刮板輸送機運行過程中，部分被運送的煤炭或物料顆粒會跑到鏈條或刮板下方，并隨著鏈條一起移動，對中板產(chǎn)生磨損。當(dāng)這些跑到鏈條或刮板下方的顆粒硬度較大時，對中板的磨損就更加嚴(yán)重。為了滿足使用工況， 中部槽之間垂直彎曲2°～3°， 使得中部槽中板、底板距離兩端150 mm范圍磨損更加嚴(yán)重，且鏈道處更為明顯，鏈道處出現(xiàn)溝痕。卸載高度不夠或煤質(zhì)黏性過大，造成刮板機拉回頭煤量大，中部槽下槽腔積煤多，增大了刮板輸送機回鏈的運行阻力，導(dǎo)致摩擦加大，底板磨損嚴(yán)重。

2) 槽幫的磨損原因： 刮板輸送機運行過程中刮板兩端與槽幫M槽型之間， 煤或矸石相互擠壓，造成連續(xù)磨粒磨損。為了滿足使用工況，在設(shè)備的運行過程中，采煤機斜切進刀時，中部槽要發(fā)生水平彎曲，水平彎曲角度為1°～2°，中部槽與中部槽之間形成夾角，而刮板鏈要保持平直運行狀態(tài)，使槽幫兩端磨損相對嚴(yán)重，尤其是槽幫距離兩端150 mm范圍磨損更加明顯。

綜上所述，針對中雙鏈刮板輸送機中部槽易于磨損的位置，繪制分布標(biāo)注圖，見圖1(圖中標(biāo)注字母的地方表示易于磨損的點)。從圖1可以看出，易于磨損的點在分布上有很強的規(guī)律性，主要集中在中部槽的兩端。從磨損的嚴(yán)重程度比較，一般槽幫磨損相對較輕，中板磨損程度最嚴(yán)重，底板則介于二者之間。

圖1 中部槽易于磨損的位置分布圖

2 提高耐磨性能的措施

2.1 槽幫的抗磨措施

1) 槽幫內(nèi)腔鑲嵌堆焊耐磨層。

為了解決槽幫的磨損問題，有的生產(chǎn)廠家選擇在槽幫內(nèi)腔堆焊一層耐磨層，這樣雖然可以提高其耐磨性，但是也有缺陷，堆焊的耐磨層會占用刮板鏈及貨載的運行空間，從而增大輸送機運行時的阻力。為解決這一問題，提出在鑄造時就在槽幫兩端槽腔內(nèi)預(yù)留一個耐磨槽，然后在中部槽焊接之前，用耐磨材料將其堆焊滿填平，見圖2. 這樣一來，就可以在提高槽幫的耐磨性的同時，不增加設(shè)備的運行阻力。

圖2 槽幫耐磨處理示意圖

2) 調(diào)整槽幫鑄造材料改善槽幫性能。

目前，用于制造槽幫的材料一般都是低碳合金鋼，其中除了含有鐵、碳兩種元素外，還有錳和硅。這種合金鋼的特點是韌性、可焊性都較好，但是強度低、耐磨性差。為了提高耐磨性，一些生產(chǎn)廠家嘗試在合金中加入一定量的鉬或鎳元素，雖然可行，但是成本較高。經(jīng)過深入研究后，在原來基礎(chǔ)上加入一定量的銅與鉻，并配以一定量的稀土元素，元素組成調(diào)整后，再對槽幫進行熱處理。處理后，槽幫的強度提高了25%，熱處理硬度由HB270 提高到了HB350.改進后，通過對比試驗，發(fā)現(xiàn)槽幫的耐磨性能較之前提高了30%以上，效果非常明顯。

2.2 提高中板、底板耐磨性能

1) 采用高強度、高耐磨性能板材。

在機械制造技術(shù)發(fā)展過程中，刮板輸送機中板、底板的選材也在不斷變化，經(jīng)歷了幾個不同的階段。在早期，用料最多的是16Mn板，并在鏈道部位堆焊耐磨粉塊Fe-05. 隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，特別是綜合機械化采煤技術(shù)出現(xiàn)以后，對刮板輸送機的性能提出了更高的要求，以前的中板材料的耐磨性能已不能滿足需要，因此，采用NM360或NM400代替16Mn板，替代后中部槽的耐磨性能得到了一定程度的提升。但是當(dāng)煤質(zhì)不好、夾矸較多的時候，耐磨性能還是不佳。于是，一些生產(chǎn)廠商開始改用Hardox400、450或者JFE400、450等作為制造中板的材料，這些材料都是進口的，耐磨性能好，但是也提高了生產(chǎn)成本。

2) 中板表面熔覆網(wǎng)狀耐磨層。

由于用Hardox400、450等進口材料價格昂貴，一些廠商嘗試在普通的16Mn或者NM360制造的中板表面熔覆網(wǎng)狀耐磨層來提高其耐磨性能，取得了良好的效果。具體是應(yīng)用激光和等離子熔覆技術(shù)，把一種合金粉末以網(wǎng)格狀熔覆在中板表面，熔敷厚度1.5～2 mm，網(wǎng)狀耐磨層的硬度能夠達(dá)到HB600，工業(yè)性對比試驗發(fā)現(xiàn)，熔覆耐磨層的中板耐磨性能提高了1.2～1.4倍。但是熔覆網(wǎng)狀耐磨層需要有專用的熔覆機床，也會增加生產(chǎn)成本。

3) 采用BTW板。

近年來，市場上出現(xiàn)了一種新的中錳鋼耐磨板，稱為BTW板，由天津威爾朗科技有限公司與上海寶鋼特鋼有限公司聯(lián)合研發(fā)。用BTW板制造的刮板輸送機中部槽，耐磨性明顯提高。

工業(yè)性試驗表明，該材料表面受到擠壓、沖擊或摩擦后，表面的亞穩(wěn)狀態(tài)奧氏體組織會立即向形變馬氏體轉(zhuǎn)變，從而表面硬度快速提高，可以由原來的HB180～220提升到HB360～420. 用新材料制造的中部槽，將其用于刮板輸送機后，在某礦矸石充填工作面進行試驗，試驗方案為：找兩個相同工況的矸石充填綜采工作面，兩個工作面的管板輸送機型號相同，但是中部槽制造材料不同，一個用BTW板制造，另一個用NM360板制造。使用一段時間后，對兩種材料制造的中部槽磨損情況進行檢測分析，結(jié)果分別見表1，表2.

表1 用BTW板制造的中部槽磨損情況檢測結(jié)果表

表2 用NM360 板制造的中部槽磨損情況檢測結(jié)果表

由于兩部刮板輸送機過矸石量不相同，將不同位置的平均磨損量折合成過相同矸石量的情況來比較，結(jié)果見表3. 由表3可以看出，用BTW板制造的中部槽耐磨性能明顯優(yōu)于用NM360板制造的中部槽。

表3 過矸石量10萬t時2種材料制造的中部槽磨損量比較表

3 結(jié) 論

針對刮板輸送機中部槽容易磨損失效的問題，分析了中部槽失效的原因與特點，繪制中部槽易磨損部位分布圖，然后在此基礎(chǔ)上提出措施，分別提高了槽幫，中板、底板的耐磨性能。通過在某礦矸石充填工作面進行試驗得出，用BTW板制造的中部槽耐磨性能明顯優(yōu)于用NM360板制造的中部槽。

[1] 李廣勝.“三高”性能型綜采用中部槽的研制及應(yīng)用[J].科技視界，2013(22)：151.

[2] 趙江華,鞠 鵬,陳令國.基于ANSYS Workbench中部槽擋板槽幫優(yōu)化設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11(18)：4331-4334.

[3] 王新剛，梁愛國.刮板輸送機中部槽與刮板鏈的磨損分析及對策[J].煤礦機械，2015,36(5):109-111.

StudyonFailureofMiddleTroughinScraperConveyor

ZHENGZhijie

In view of the easy wear failure and high maintenance cost of the central trough in the scraper conveyor, the reasons and characteristics of the failure are analyzed in the paper, and the distribution of the easy-worn parts of the middle groove is mapped out. Based on the analysis, a group of measures on the wear resistance in middle board, in the floor and side board are proposed and put into operation. Industrial tests have shown that the wear resistance performance improved by 30% in the central trough with BTW plates being used.

Scraper conveyor, Middle trough; Wear resistance

2017-08-03

鄭志杰(1982—)，男，山西五臺人，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師，主要從事礦山機電安全研究工作

(E-mail)szp6356@163.com

TD528+.3

B

1672-0652(2017)11-0015-03