刮板輸送機(jī)中刮板磨損問題的分析與改進(jìn)

薛秀麗

（西山煤電馬蘭礦， 山西 古交 030200）

引言

近年來，刮板輸送機(jī)作為煤炭開采過程中重要的運(yùn)輸設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，極大推動(dòng)了我國(guó)煤炭行業(yè)的發(fā)展[1]。在煤炭開采裝運(yùn)過程中刮板輸送機(jī)承擔(dān)著煤炭運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，其性能的好壞直接關(guān)系著煤炭開采工作的安全和效率。刮板輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載面積大、撓曲性能好等優(yōu)點(diǎn)，在煤炭的開采運(yùn)輸過程中較為常見。刮板作為推動(dòng)煤炭順利前移的主要部件，在工作過程中不僅要承受煤炭的撞擊，同時(shí)也與輸送機(jī)的溜槽、槽幫等存在剮蹭現(xiàn)象，極易出現(xiàn)刮板的磨損，進(jìn)而產(chǎn)生漏煤或溜煤現(xiàn)象，降低輸送機(jī)的輸送效率[2-3]。因此，有必要對(duì)刮板的磨損問題進(jìn)行研究和改進(jìn)，以達(dá)到延長(zhǎng)刮板使用壽命的目的，保證刮板輸送機(jī)的運(yùn)煤效率。

1 刮板輸送機(jī)的組成及工作原理

刮板輸送機(jī)主要由機(jī)頭部、中間部、機(jī)尾部、附屬部件四部分組成。其中機(jī)頭部主要為輸送機(jī)提供動(dòng)力，包括機(jī)頭架、電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪等；中間部主要是帶動(dòng)煤炭運(yùn)輸?shù)牟糠?，包括過渡槽、中部槽、鏈條、刮板等；機(jī)尾部主要保證刮板鏈能夠順利返回，包括機(jī)尾架、導(dǎo)向裝置等；附屬部件主要完成輸送機(jī)運(yùn)行過程中的姿態(tài)調(diào)整，包括千斤頂、近鏈裝置等。

刮板輸送機(jī)的主要功能是將開采得到的煤炭、礦石放入輸送機(jī)的溜槽，通過鏈條帶動(dòng)刮板將溜槽內(nèi)的物料逐漸輸送至礦井之外進(jìn)行卸載。輸送機(jī)的工作過程及原理如下：首先啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過液力變矩器、減速機(jī)等傳動(dòng)部件進(jìn)行降速增扭，保證輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的扭矩；減速機(jī)的低速軸端連接鏈條的驅(qū)動(dòng)輪用于驅(qū)動(dòng)鏈條的旋轉(zhuǎn)，拽動(dòng)刮板循環(huán)將煤炭等物料沿滑槽不斷前移，直到輸送機(jī)機(jī)頭位置進(jìn)行卸載，完成一個(gè)物料的輸送過程。由于刮板鏈上裝有較多的刮板，其無限循環(huán)工作可實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石等物料的連續(xù)輸送。

2 刮板磨損問題的提出及分析

刮板輸送機(jī)的工作條件惡劣，各傳動(dòng)部件、鏈輪鏈條等在工作過程中處于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。研究表明[4-6]，輸送機(jī)的主要失效形式是磨損失效和疲勞失效。其中磨損失效包括中部槽磨損、刮板鏈磨損、齒輪磨損、鏈輪磨損、軸承磨損、鏈板磨損等；疲勞失效包括中部槽的疲勞破壞、鏈輪疲勞破壞等。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)刮板輸送機(jī)工作過程中磨損較快的部件是刮板，刮板作為輸送機(jī)中的重要部件，一旦出現(xiàn)磨損就會(huì)降低單位時(shí)間輸送機(jī)的運(yùn)輸量，必須引起高度重視。

刮板磨損較快的可能原因如下：第一是刮板在連續(xù)輸送煤炭、礦石等過程中與溜槽工作面上的殘余煤渣等摩擦，同時(shí)也與兩側(cè)槽邊縫隙中的煤炭、礦石等摩擦，導(dǎo)致刮板的底面與側(cè)面磨損較快，并且偶爾的煤塊、礦石等對(duì)刮板上表面的砸壓更會(huì)加劇刮板工作過程中的磨損；第二是偶爾會(huì)有煤塊、礦石等掉到溜槽的底部，刮板運(yùn)轉(zhuǎn)過程中它們會(huì)卡擦刮板下表面，加劇刮板的磨損，因此有必要對(duì)現(xiàn)有刮板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

3 刮板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對(duì)刮板磨損問題對(duì)當(dāng)前輸送機(jī)使用的刮板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以降低刮板與溜槽、槽幫之間的磨損，降低煤塊等砸落沖擊對(duì)刮板磨損的影響。改造之后的刮板結(jié)構(gòu)如下頁圖1 所示。由圖1 可以看出在原來刮板的基礎(chǔ)上增加了滾動(dòng)裝置、溜槽清掃結(jié)構(gòu)、彈性緩沖結(jié)構(gòu)，改進(jìn)之后的刮板減小了刮板的摩擦磨損，同時(shí)也降低了刮板所受煤塊等的沖擊，保證了刮板輸送機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性和輸送效率。

圖1 改進(jìn)后的刮板結(jié)構(gòu)

3.1 增設(shè)滾動(dòng)裝置

通過在刮板底面設(shè)置滾動(dòng)體，減小了刮板底面與溜槽工作面之間的摩擦系數(shù)，降低了刮板運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的摩擦阻力，減小了刮板底面的磨損。同時(shí)此改進(jìn)還能夠降低刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程中的能耗，提高整個(gè)輸送機(jī)的能源利用率，保證輸送機(jī)的高效運(yùn)行。通常大多礦用刮板輸送機(jī)均存在轉(zhuǎn)彎情況，因此刮板與槽幫等部件之間也會(huì)存在摩擦情況，通過在原刮板的兩側(cè)設(shè)置滾動(dòng)體，變滑動(dòng)為滾動(dòng)，減小了二者之間的摩擦磨損。

3.2 增設(shè)緩沖裝置

輸送機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過程中經(jīng)常存在大塊煤塊、礦石等跌落砸擊刮板的情況，不僅會(huì)加速刮板的損壞，還會(huì)增加刮板與溜槽工作表面之間的磨損，長(zhǎng)此以往就會(huì)造成刮板的損壞，降低整個(gè)刮板輸送機(jī)的使用壽命。為了降低砸擊對(duì)刮板和整個(gè)輸送機(jī)的沖擊程度，在刮板的底面和兩側(cè)分別增加了緩沖裝置，緩沖裝置具體的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 緩沖裝置示意圖

緩沖裝置主要由滾珠、緩沖機(jī)構(gòu)主體、滾珠托架、外部彈簧和內(nèi)部彈簧等零部件組成。其中滾珠的功能是將原來接觸面的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，均勻布置在刮板底面和兩側(cè)面；滾珠托架主要用于支撐滾珠，將滾珠與彈簧之間隔離避免直接摩擦，并且在滾珠托架心部添加潤(rùn)滑脂，實(shí)現(xiàn)滾珠的油脂潤(rùn)滑，減小滾珠的磨損。內(nèi)部彈簧主要是支撐滾珠，使其能夠與溜槽工作面或者槽幫等可靠接觸，在輸送機(jī)工作過程中處于壓縮狀態(tài)；緩沖機(jī)構(gòu)主體主要支撐內(nèi)外彈簧，約束滾珠；外部彈簧主要吸收沖擊能量，達(dá)到緩沖的效果，同時(shí)也為滾珠與溜槽的緊密接觸提供彈力。

3.3 增設(shè)清掃裝置

為了使每個(gè)刮板能夠最大量地運(yùn)輸煤炭、礦石等物料，及時(shí)清理溜槽內(nèi)的碎煤或煤渣，避免刮板與溜槽工作面之間存在積煤，改進(jìn)之后的刮板結(jié)構(gòu)尾部配置了一個(gè)清掃裝置。清掃裝置材料采用Mn13高猛鋼，其中Mn 含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在11%～14%之間，該材料具有很好的耐磨性和抗沖擊性，能夠滿足輸送機(jī)對(duì)溜槽工作面的長(zhǎng)期清掃。清掃裝置的緊固螺栓孔加工成腰型孔，當(dāng)清掃裝置長(zhǎng)期使用磨損過大影響清掃效果時(shí)，可以通過松開緊固螺栓，將清掃裝置向下移動(dòng)至合適的位置之后緊固螺栓繼續(xù)使用，調(diào)整較方便且利用率較高。通過增加清掃裝置能夠使槽底平整無煤，保證滾珠與溜槽工作面緊密接觸，減小二者之間的摩擦磨損，提高刮板輸送機(jī)的輸送效率。

4 應(yīng)用效果分析

與當(dāng)前輸送機(jī)使用的刮板相對(duì)比，改進(jìn)之后的刮板在實(shí)際應(yīng)用過程中體現(xiàn)出了較多的優(yōu)勢(shì)：

1）刮板底面的滾珠徹底改變了刮板底面與溜槽工作面、刮板底面與槽幫等之間的摩擦狀態(tài)，降低了接觸面之間的磨損。滾動(dòng)摩擦形式不僅增加了刮板的使用壽命，而且間接的保護(hù)了溜槽的工作表面，使溜槽的故障概率大大降低，同時(shí)還降低了刮板輸送機(jī)的工作阻力，起到了節(jié)約能源的效果。

2）刮板底部和兩側(cè)安裝緩沖裝置，當(dāng)刮板受到煤塊、礦石等砸落時(shí)，沖擊振動(dòng)得到了明顯的改善，整個(gè)運(yùn)輸機(jī)受到的沖擊作用較小，降低了整機(jī)的抖動(dòng)強(qiáng)度，保證了輸送機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)可靠。

3）增加清掃裝置，降低了刮板走過之后的漏煤量，減少了溜槽工作面的碎煤和煤渣，提高了刮板輸送機(jī)的輸送能力，同時(shí)也保護(hù)刮板底部的滾珠，使其能夠與溜槽工作面可靠接觸。