礦山機(jī)械設(shè)備再制造技術(shù)在刮板上的作用研究

錢金寶

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司煤機(jī)裝備研究院，山西 陽泉 045000）

在礦山開采工作面中，刮板是刮板輸送機(jī)重要的零部件，是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)中消耗量較大的一種配件，礦企每年都有大量的刮板需要報(bào)廢處理，利用礦山機(jī)械設(shè)備再制造技術(shù)修復(fù)報(bào)廢刮板，提升刮板使用壽命，可有效降低刮板的采購及檢修費(fèi)用，并節(jié)省檢修時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，可以促進(jìn)礦企的可持續(xù)發(fā)展。

1 概述礦山機(jī)械設(shè)備磨損失效現(xiàn)狀

1.1 機(jī)電設(shè)備磨損失效現(xiàn)狀

礦企廣泛利用現(xiàn)代化大型礦山機(jī)械設(shè)備，整體設(shè)備投資比較大，各種礦山機(jī)械設(shè)備在惡劣的工作環(huán)境中工作中，導(dǎo)致礦山機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損疲勞失效問題，例如采礦山機(jī)械會發(fā)生截齒磨損問題，刮板輸送機(jī)中部槽也會出現(xiàn)磨損問題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國礦產(chǎn)資源開采工業(yè)每年因?yàn)槟p導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備失效會引發(fā)極大的消耗，增加經(jīng)營成本。礦企需要加強(qiáng)管理礦山機(jī)械設(shè)備，利用針對性的措施介紹礦山機(jī)械設(shè)備的磨損問題，延長機(jī)電設(shè)備的使用壽命，降低企業(yè)的經(jīng)營成本[1]。

1.2 刮板磨損失效

（1）刮板磨損失效的形式：統(tǒng)計(jì)分析礦企開采工作面刮板輸送機(jī)刮板運(yùn)行故障，刮板失效形式主要包括磨損失效和沖擊斷裂變形失效直接失效形式，也會發(fā)生腐蝕等間接失效形式，在刮板報(bào)廢失效中，磨損失效占據(jù)較大的比例。統(tǒng)計(jì)刮板磨損失效，在刮板磨損失效報(bào)廢中，刮板長度方向兩端頭磨損失效問題占據(jù)較大的比例，約為80%左右，其中厚度方向磨損問題占據(jù)20%左右的比例。

（2）刮板磨損失效的原因：刮板磨損主要包括長度方向磨損和厚度方向磨損，如果在長度方向發(fā)生過度磨損，在運(yùn)輸機(jī)中部槽中，刮板鏈條會出現(xiàn)跳槽事故，無法正常使用。此外在綜采工作面中，大塊的矸石沖擊刮板，可能會導(dǎo)致刮板斷裂和變形等故障，導(dǎo)致刮板因此斷裂和變形，或者發(fā)生腐蝕問題，導(dǎo)致刮板無法運(yùn)行，最終引發(fā)刮板報(bào)廢[2]。發(fā)生刮板發(fā)生長度方向的磨損，主要是因?yàn)楣伟逯胁坎蹆?nèi)幫出現(xiàn)接觸性的摩擦，引發(fā)磨損問題，因?yàn)楣ぷ髅娴刭|(zhì)條件比較差，或者因?yàn)楣ぷ魅藛T工作操作不合理，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)出現(xiàn)各種摩擦磨損問題，此外刮板和輸送機(jī)上的礦產(chǎn)資源和矸石磨損，也會引發(fā)刮板長度方向磨損。減速機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)噪音或無法承受重負(fù)荷，潤滑不良，導(dǎo)致齒輪與軸承之間做干摩擦的運(yùn)動(dòng)，或潤滑油中存在雜質(zhì)，致使輪齒齒合不良。齒面出現(xiàn)脫離，安裝的尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)，刮板機(jī)在運(yùn)行過程中長期受到間歇式硬性沖擊；鏈輪輪齒磨損嚴(yán)重可能是由于鏈條過緊，齒輪承受的交變壓力變大，鏈輪組件使用超過6個(gè)月未及時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)180°安裝，齒輪硬度過大，鏈輪與刮板輸送機(jī)之間的間隙變大造成密封環(huán)失效；刮板機(jī)中部槽磨損，中部槽在惡劣的條件下進(jìn)行工作時(shí)，承受刮板機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，即垂直方向受刮板機(jī)的重壓和滾筒截割礦層是的沖擊，大塊礦物卡在中槽中，對中板的重壓。

圖1 刮板機(jī)中部槽圖

（3）維護(hù)刮板：結(jié)合刮板報(bào)廢失效的主要原因，如果刮板報(bào)廢失效的主要形式為磨損失效，需要減少磨損問題，延長刮板的使用壽命，尤其要處理刮板端頭的磨損問題，因?yàn)榫C采工作面地質(zhì)條件比較差，在實(shí)際工作中需要維持刮板輸送機(jī)的平直性，避免刮板端頭出現(xiàn)磨損。在同一工作面刮板輸送機(jī)中，需要配置同一種類型的刮板，避免混配不同形式的刮板。為了保障刮板運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要及時(shí)處理刮板出槽隱患，間隔配套使用新舊刮板。合理調(diào)整刮板輸送機(jī)鏈條，如果鏈條張緊力比較大，將會導(dǎo)致刮板鏈條系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損問題，如果張緊力比較小，將會引發(fā)堆鏈和沖擊等問題，導(dǎo)致古板鏈條機(jī)出現(xiàn)機(jī)電故障。工作人員每天都要檢查刮板和壓板的堅(jiān)固性，及時(shí)緊固發(fā)生松動(dòng)的螺栓。

2 礦山機(jī)械設(shè)備再制造工程

2.1 礦山機(jī)械設(shè)備再制造工藝流程和生命周期

（1）工藝流程：落實(shí)礦山機(jī)械設(shè)備再制造工程，利用高技術(shù)修復(fù)和改造廢舊機(jī)電產(chǎn)品，工作對象是大批待用的廢舊機(jī)電設(shè)備和零部件，需要系統(tǒng)性的分析廢舊設(shè)備的性能失效和剩余壽命以及經(jīng)濟(jì)評價(jià)等，結(jié)合先進(jìn)生產(chǎn)方式落實(shí)再制造工程。利用各種先進(jìn)的制造技術(shù)，推廣利用各種新工藝和新材料，保障再制造產(chǎn)品滿足工作標(biāo)準(zhǔn)[3]。

（2）生命周期：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品壽命周期管理，主要經(jīng)歷產(chǎn)品制造和使用以及報(bào)廢處理三個(gè)階段。產(chǎn)品的全壽命周期需要考慮上述三個(gè)階段，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，要注重產(chǎn)品維護(hù)工作，利用各種先進(jìn)技術(shù)修復(fù)和再造報(bào)廢產(chǎn)品，延續(xù)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品價(jià)值。在全壽命周期當(dāng)中，并沒有終結(jié)報(bào)廢的產(chǎn)品，利用再制造技術(shù)，可以再度發(fā)揮報(bào)廢產(chǎn)品的價(jià)值，因此產(chǎn)品全壽命周期鏈主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品報(bào)廢、產(chǎn)品再制造、產(chǎn)品再使用、產(chǎn)品再報(bào)廢。

2.2 礦山機(jī)械設(shè)備再制造的現(xiàn)狀

近些年我國不斷發(fā)展礦山機(jī)械設(shè)備再制造，但是還沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和系統(tǒng)化的發(fā)展，當(dāng)前在礦企刮板輸送機(jī)中部槽磨損和鏈輪磨損等機(jī)電設(shè)備零部件上都開始利用再制造技術(shù)。導(dǎo)致礦山機(jī)械設(shè)備報(bào)廢，主要是因?yàn)樵O(shè)備零部件發(fā)生磨損，在新常態(tài)影響下，礦企需要轉(zhuǎn)變工作思維，重視礦山機(jī)械設(shè)備再制造技術(shù)，利用科學(xué)技術(shù)有序開展礦山機(jī)械設(shè)備再制造工程，可降低礦山機(jī)械的成本，保障礦企的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

2.3 礦山機(jī)械設(shè)備再制造技術(shù)

（1）堆焊技術(shù)：堆焊技術(shù)主要是利用電焊和氣焊熔化金屬，在機(jī)電設(shè)備和零部件磨損部位堆接，對出現(xiàn)磨損嚴(yán)重位置進(jìn)行修復(fù)。在對礦山運(yùn)輸刮板機(jī)制造投入大量工作時(shí)，需要借助智能化的堆焊技術(shù)。而在實(shí)際應(yīng)用過程中，自動(dòng)化堆焊技術(shù)要與多工序的加工工藝進(jìn)行相互配合，將自動(dòng)化堆焊技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。完成堆焊作業(yè)，對產(chǎn)出品質(zhì)量進(jìn)行評估，出現(xiàn)毛坯損傷的要對其使用壽命進(jìn)行評估。再制造時(shí)對磨損部件的焊接進(jìn)行有效監(jiān)測，確保產(chǎn)品能夠達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

（2）3D打印再制造技術(shù)：利用逆向工程掃描分析磨損刮板，構(gòu)建三維CAD模型，對比標(biāo)準(zhǔn)的刮板CAD數(shù)字模型，將3D打印控制系統(tǒng)輸入，合理調(diào)制打印材料和處理工藝。再制造技術(shù)流程如下：掃描損傷零件支護(hù)，構(gòu)建損傷零件數(shù)字化模型，通過重構(gòu)模型，構(gòu)建損傷零件的CAD模型，對比標(biāo)準(zhǔn)模型，構(gòu)建再制造修復(fù)模型，實(shí)現(xiàn)模型分層，最后實(shí)施再制造修復(fù)。

（3）應(yīng)用數(shù)控等離子粉末噴焊再制造技術(shù)可稱之為一種能夠?qū)饘俦砻孢M(jìn)行改性的技術(shù)，等離子束是熱源，在基材表面建立熔池，快速加熱合金粉末和陶瓷粉末以及機(jī)體表面，發(fā)揮出合金粉末和基材以及熔池三者的作用，形成耐磨強(qiáng)化相，耐磨修復(fù)刮板表面。

2.4 分析刮板再制造技術(shù)及今后發(fā)展趨勢

機(jī)電設(shè)備和零部件的再制造效益關(guān)系到礦企的綜合經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以達(dá)到社會效益，進(jìn)一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。實(shí)現(xiàn)廢舊刮板再制造來代替新刮板的采購費(fèi)用，從而降低成本，對礦企具有顯著的效益[5]。

2.4.1 材料的研究

材料研究是指用于等離子熔覆的耐磨合金粉末的研究。

延長刮板使用壽命的關(guān)鍵是提升其耐磨損性能，而決定耐磨損性能的是材料的成分。刮板基材為普通碳鋼，需要對其進(jìn)行表面改性，才能獲得更高的耐磨損性能。所以研制用于等離子熔覆的耐磨合金粉末也是項(xiàng)目關(guān)鍵的研究內(nèi)容之一[6]。

2.4.2 工藝的研究

工藝的研究包括刮板等離子熔覆工藝及再制造工藝的研究。

影響熔覆層性能的因素相對較多，除了熔覆材料，熔覆工藝也是關(guān)鍵的影響因素。因此研制出合理的刮板等離子熔覆工藝，可保證熔覆層性能更為優(yōu)良[7]。刮板再制造工藝，是報(bào)廢舊刮板再利用的關(guān)鍵，也是項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵之一。

2.4.3 設(shè)備的研究

設(shè)備的研究只要是指刮板再制造設(shè)備的研究。

因項(xiàng)目所研究產(chǎn)品屬于新產(chǎn)品，所涉及到的設(shè)備沒有類似的可以借鑒，需要根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品需求研制或改造新設(shè)備[8]。

2.4.4 技術(shù)路線

刮板斧頭切割方法研究→刮板斧頭更換方法→刮板斧頭焊接方法研究→耐磨合金粉末配方研究→刮板耐磨強(qiáng)化→強(qiáng)化再制造刮板。

通過再制造技術(shù)修復(fù)刮板是今后發(fā)展的趨勢，可有效延長刮板使用壽命，減少刮板消耗量，減少采購及檢修費(fèi)用，并可使舊刮板得以重新利用，減少鋼鐵資源浪費(fèi)[9]。對礦企節(jié)能增效，持續(xù)健康發(fā)展有這重要意義。

3 結(jié)語

本文論述了礦山機(jī)械設(shè)備再制造技術(shù)在刮板上的作用，實(shí)現(xiàn)廢舊刮板再制造利用，為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。保障礦企的綜合效益。