煤礦刮板輸送機(jī)溜槽失效分析及改進(jìn)研究

周鴻飛

（山西晉煤集團(tuán)晉圣坡底煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048000）

1 刮板輸送機(jī)溜槽結(jié)構(gòu)和原理

刮板輸送機(jī)溜槽主要由中部槽、調(diào)節(jié)槽以及連接槽三大塊組合而成，其中中部槽占整體刮板輸送機(jī)溜槽結(jié)構(gòu)的絕大部分。整個(gè)刮板輸送機(jī)溜槽又可以分為上、下槽以及中部槽和機(jī)尾四個(gè)部分。其中上槽組件中主要有機(jī)頭架、減速器以及液力耦合器等結(jié)構(gòu)組成，主要為裝運(yùn)物料起到承載槽的作用。而下槽又有敞底式和封底式兩種不同的底式，主要用于刮板鏈返程使用。而中部槽又有單鏈型、邊雙鏈型以及中雙鏈型三種型號(hào)，其構(gòu)件又有中部溜槽、調(diào)節(jié)槽以及刮板鏈等。在機(jī)尾部則主要由電動(dòng)機(jī)以及減速器等各組件組合而成。刮板輸送機(jī)主要是利用溜槽作為聯(lián)通承載機(jī)尾與機(jī)頭的管道，進(jìn)而把煤礦裝入到槽內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸裝卸的，而機(jī)尾與機(jī)頭則主要是應(yīng)用液力耦合器與減速器將刮板帶動(dòng)起來并實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，這樣最終完成煤礦運(yùn)輸作業(yè)的。

2 溜槽故障及其成因

對(duì)于煤礦運(yùn)輸來講，其刮板輸送機(jī)溜槽在運(yùn)作過程中主要受到壓力、拉力以及彎曲力等作用的影響而引發(fā)沖擊、摩擦以及振動(dòng)等問題，并最終致使溜槽磨損的，嚴(yán)重的還會(huì)致使溜槽出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致溜槽失去工作效力?？梢?，造成溜槽失效最主要的原因就是由于工作過程中受到摩擦作用而致使溜槽磨損進(jìn)而導(dǎo)致的。溜槽磨損又可以分為磨料、黏著、腐蝕以及接觸疲勞四種磨損類型。下面就這幾種磨損類型進(jìn)行詳細(xì)分析[1-2]。

2.1 磨料磨損

煤炭刮板輸送機(jī)在運(yùn)作過程中會(huì)在溜槽表面放置一些磨料以及一些凸起的物體與溜槽中一些零件相互接觸時(shí)產(chǎn)生摩擦作用，而形成了磨損，比如說在刮板鏈表面旋轉(zhuǎn)凸起的物體在溝槽運(yùn)作時(shí)與溝槽間顆粒產(chǎn)生碰撞摩擦而致使溝槽磨損就是磨料磨損。從微觀上來講，可以說是許多凸體和溝槽接觸摩擦而形成切屑形式的剝落，同時(shí)也可以稱之為三體磨損。這一過程又可以分為磨料或溜槽的作用而發(fā)生人犁溝、輾壓或犁溝、反復(fù)輾壓犁溝及裂紋形成以及裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生剝落四個(gè)不同階段。

2.2 黏著磨損

黏著磨損主要是溝槽表面的面面接觸且循環(huán)式的形成黏著接點(diǎn)與接點(diǎn)斷裂，這一過程中致使溝槽磨損并形成磨屑。而接點(diǎn)的形成主要是鏈環(huán)和表面的煤粉以及氧化膜等相互接觸，同時(shí)在高壓作用下使凸體發(fā)生了塑性變形，從而導(dǎo)致接觸面間接觸點(diǎn)沾染膜出現(xiàn)“冷焊”現(xiàn)象并形成新的接點(diǎn)，最終致使鏈道黏著磨損。

2.3 腐蝕磨損

造成溝槽腐蝕磨損的主要原因是溝槽長期處于陰濕環(huán)境下運(yùn)作而形成礦井積水，這些水中往往含有許多腐蝕性雜質(zhì)，從而致使溝槽發(fā)生腐蝕磨損。刮板輸送機(jī)在運(yùn)作過程中溝槽中物體和磨損副表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而致使腐蝕發(fā)生。受到腐蝕的溝槽層會(huì)有腐蝕層和腐蝕坑存在，同時(shí)再受到摩擦力作用而致使腐蝕層發(fā)生片狀剝落現(xiàn)象。

2.4 接觸疲勞磨損

接觸疲勞磨損主要是煤礦刮板輸送機(jī)溝槽零件和機(jī)器零件滾動(dòng)，以及滾動(dòng)和滑動(dòng)作用下致使溝槽表面出現(xiàn)磨損，并發(fā)生疲勞剝落的問題。通常溝槽在長時(shí)間運(yùn)作下或多或少都會(huì)使其表面出現(xiàn)深淺不一的凹坑或大面積剝落的問題。

3 刮板輸送機(jī)溝槽磨損、失效問題的改進(jìn)措施

3.1 積極探索與設(shè)計(jì)新型耐磨溝槽

就目前來看，不少刮板輸送機(jī)溝槽都是使用高錳鋼來進(jìn)行制作的。而高錳鋼具有幾項(xiàng)缺點(diǎn)：第一，過于笨重，正是由于其過于笨重而致使煤礦工作在裝卸過程中勞動(dòng)強(qiáng)度過大；第二，抗腐蝕性比較差，極易出現(xiàn)生銹且沒有抗酸堿性，從而致使其壽命不長；第三，摩擦阻力過大、能耗過高且在工作過程中產(chǎn)生極大噪聲，同時(shí)耐磨系統(tǒng)不高。因此，為了切實(shí)改變溝槽相關(guān)缺點(diǎn)就應(yīng)當(dāng)從其材料開始著手。在對(duì)新型耐磨溝槽進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)選用一些具有較高抗耐磨性、摩擦系數(shù)小、抗腐蝕性良好且能耗低、輕便以及噪音小等相關(guān)優(yōu)點(diǎn)的材料。如今就有MC 尼龍這樣一種材料與上述各項(xiàng)要求比較接近，可以說是一種極好的溝槽新型材料，這種材料聚合溫度比較低、分子量大且分布比較均勻，具有良好力學(xué)性能，同時(shí)還有減振、耐磨、耐腐蝕以及自潤滑等優(yōu)點(diǎn)，此外其使用壽命比較長，成本相對(duì)要低許多。將MC 尼龍材料應(yīng)用到溝槽新型材料中具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益，同時(shí)也具有極大的發(fā)展前景。

3.2 改變溝槽成分、強(qiáng)化溝槽表面

就目前來看，溝槽中大多使用16Mn 的鋼，這樣的鋼不論是耐磨性還是壽命都比較差，可以將其改為40Mn 的鋼冷軋板，這樣制作出來的溝槽在使用過程中磨損犁溝又細(xì)又淺，不會(huì)出現(xiàn)黏著磨損且具有良好的耐磨性。此外，還可以對(duì)其做強(qiáng)化處理。目前已經(jīng)有一些公司掌握了相關(guān)強(qiáng)化處理技術(shù)，也就是利用DRR-2 數(shù)控對(duì)中部槽中板表面做局部熔覆合金陶瓷耐磨材料，同時(shí)已經(jīng)對(duì)其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。溝槽表面得到強(qiáng)化處理后不僅磨損得到了有效的減輕，而且在其使用壽命上還得到了進(jìn)一步提升。

3.3 堆焊工藝處理

為了降低刮板輸送機(jī)溜槽失效出現(xiàn)的可能性，還需要從堆焊工藝對(duì)其進(jìn)行處理即除銹除垢→堆焊→耐磨處理→打磨。處理干凈溜槽表面銹跡與污垢后，就可以開展堆焊作業(yè)。首先要將焊接部位與材料進(jìn)行熱處理，以此使得它們能夠達(dá)到堆焊溫度要求。其次，由于基材母材與中板耐磨層二者硬度上有所不同，為了避免出現(xiàn)因應(yīng)力作用在焊接后出現(xiàn)脫落或者是離層現(xiàn)象，需要對(duì)過渡層進(jìn)行打底處理。做好打底處理后，還需要對(duì)焊接部位進(jìn)行加熱，待溫度達(dá)到相應(yīng)要求后方可開展堆焊作業(yè)，并在完成后做好保溫。針對(duì)刮板輸送機(jī)鏈道處所存在的犁溝磨損，可以利用一些具有較高耐磨性能的焊接材料對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)平處理。為了確保堆焊后刮板輸送機(jī)工作順暢，要借助于角磨機(jī)對(duì)焊接部位殘留的余渣予以打磨。

3.4 強(qiáng)化管理維護(hù)工作，增強(qiáng)使用壽命

1）在對(duì)溝槽進(jìn)行安裝前應(yīng)當(dāng)對(duì)各零部件進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以確保各部件的完整性，同時(shí)保障設(shè)備質(zhì)量。

2）在具體安全過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)溝槽各部位的安裝接口距離做進(jìn)一步明確。比如說機(jī)頭架和機(jī)尾架與過渡槽接口的地方上下錯(cuò)口應(yīng)當(dāng)小于2 mm，左右錯(cuò)口也應(yīng)當(dāng)小于3 mm，與此同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證各部位處于平直狀態(tài)。

3）在安裝完畢并進(jìn)入正常使用后仍應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照其說明進(jìn)行操作，同時(shí)還需嚴(yán)格做好日常的檢查與維護(hù)保養(yǎng)工作。

4）此外，還應(yīng)當(dāng)建立相關(guān)檢查管理制度，確實(shí)做好溝槽檢測(cè)和清掃工作，以保證其各零部件得以正常運(yùn)作[3-4]。

4 結(jié)語

在煤礦刮板輸送機(jī)中溝槽失效最為主要的原因就是磨損而導(dǎo)致的，且其類型也比較多樣化。應(yīng)當(dāng)對(duì)溝槽做進(jìn)一步改造，研究和探索設(shè)計(jì)新型溝槽、改變其成分以及做相應(yīng)的強(qiáng)化處理等，從而實(shí)現(xiàn)磨損系數(shù)的減小，同時(shí)延長使用壽命。