礦井刮板輸送機(jī)刮板磨損分析及耐磨改進(jìn)研究

史曉宇

（汾西礦業(yè)設(shè)備修造廠，山西 介休 032000）

引言

刮板輸送機(jī)是礦井采掘作業(yè)面上常用的運(yùn)輸設(shè)備，受到運(yùn)輸?shù)拿?、矸石等物料影響，刮板輸送機(jī)刮板磨損嚴(yán)重[1-3]。刮板磨損故障帶來(lái)的影響主要體現(xiàn)在：刮板異常磨損時(shí)，刮板鏈運(yùn)行阻力、電動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)電動(dòng)機(jī)損壞問(wèn)題；刮板槽、刮板表層防磨層變薄，溜槽銹蝕、磨損嚴(yán)重；刮板受力不均衡，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)刮板鏈斷裂問(wèn)題[4-5]。刮板異常磨損不僅會(huì)降低設(shè)備工作效率，而且會(huì)帶來(lái)一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，本文以山西某礦3602綜采工作面使用的型號(hào)SGZ-900/1050刮板輸送機(jī)為工程實(shí)例，對(duì)刮板磨損原因進(jìn)行分析，并針對(duì)性提出耐磨改進(jìn)措施。

1 工程概況

某礦3602綜采工作面回采的6號(hào)煤，煤層厚度為3.8 m，賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r層巖性以砂巖、泥巖為主。綜采面采煤機(jī)型號(hào)為MG-500/1140-GWD，液壓支架型號(hào)為ZY8000/25/50，刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGZ-900/1050。在工作面正?；夭蛇^(guò)程中，刮板磨損嚴(yán)重是影響刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行的主要故障類型。

2 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及刮板磨損分析

2.1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)

3602工作面所使用的SGZ-900/1050刮板輸送機(jī)主要由機(jī)頭、機(jī)尾、中間部及附屬設(shè)備等構(gòu)成。機(jī)頭用以提供動(dòng)力，主要零部件有電機(jī)、機(jī)頭架、聯(lián)軸器、減速器以及鏈輪等；機(jī)尾起到張緊刮板鏈以及確保刮板鏈正常返回的作用，包括導(dǎo)向裝置、機(jī)尾架等；中間部主要起到運(yùn)輸物料的作用，主要結(jié)構(gòu)為刮板鏈條、中部槽、刮板以及過(guò)渡槽等；附屬設(shè)備可對(duì)刮板輸送機(jī)運(yùn)行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，主要結(jié)構(gòu)為緊鏈裝置、千斤頂?shù)?。在綜采面布置的刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度為246 m，具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)

2.2 刮板磨損分析

由于刮板輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在復(fù)雜、惡劣、高負(fù)載環(huán)境下運(yùn)行，使得刮板輸送機(jī)中鏈輪、轉(zhuǎn)動(dòng)部、鏈條等長(zhǎng)期處于高負(fù)載工作狀態(tài)。通過(guò)對(duì)3602工作面內(nèi)布置的刮板輸送機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，刮板輸送機(jī)零部件失效原因有疲勞失效、磨損失效等，其中，疲勞失效主要發(fā)生于鏈輪、中部槽處，磨損失效主要發(fā)生于鏈輪、鏈齒、刮板鏈以及中部槽等位置。

在刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行期間，因刮板與槽底、兩側(cè)均存在一定縫隙，中間會(huì)被煤炭、矸石充填，從而導(dǎo)致槽底、兩側(cè)位置磨損嚴(yán)重；綜采面煤壁或者頂板掉落煤、矸石等也會(huì)在一定程度上損傷刮板，導(dǎo)致磨損量增加；因清理難度較高，在槽底位置會(huì)造成煤、矸石等的堆積，刮板在運(yùn)行時(shí)易與其產(chǎn)生摩擦，從而使得磨損加劇。

3 耐磨改進(jìn)研究

為了降低刮板輸送機(jī)在使用過(guò)程中的磨損量、局部變形量等，提出通過(guò)改進(jìn)刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)增加刮板耐磨性的方法。

3.1 增加布置滾動(dòng)裝置

采面布置的刮板輸送機(jī)溜槽與刮板間無(wú)滾筒裝置，從而使得溜槽、刮板等設(shè)備間的異常摩擦現(xiàn)象嚴(yán)重。為了降低因摩擦導(dǎo)致的磨損量，在溜槽、刮板間增設(shè)滾筒裝置。轉(zhuǎn)彎位置處的刮板與槽幫間的摩擦較為嚴(yán)重，在刮板上增加布置滾動(dòng)裝置后，將原有的滑動(dòng)運(yùn)行改為滾筒運(yùn)行，摩擦系數(shù)減小了50%以上。通過(guò)減小摩擦數(shù)，達(dá)到了降低刮板運(yùn)行時(shí)需要的能耗及磨損量的目的。

3.2 增加布置緩沖裝置

在采面正常生產(chǎn)期間，頂板落矸以及煤壁落煤等均會(huì)導(dǎo)致刮板、溜槽等出現(xiàn)變形，從而增加磨損量。刮板輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在此環(huán)境中運(yùn)行，勢(shì)必導(dǎo)致刮板磨損量增加。為降低落煤、落矸等對(duì)刮板沖擊影響，決定在刮板底部、兩側(cè)位置增加緩沖裝置。緩沖裝置主要包括主體、滾珠、托架、外部及內(nèi)部彈簧等，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 緩沖裝置結(jié)構(gòu)

將滾珠布置在刮板底部及兩側(cè)位置，將刮板與槽底、兩側(cè)由原有的滾動(dòng)摩擦變成滑動(dòng)摩擦。滾珠托架用以支撐滾珠并分割彈簧及滾珠，為了減少滾珠磨損，在滾珠托架內(nèi)部涂抹潤(rùn)滑油脂。彈簧的主要作用是對(duì)滾珠進(jìn)行支撐，以確保滾珠與溜槽、兩側(cè)等均可緊密貼合。緩沖結(jié)構(gòu)主要對(duì)內(nèi)部彈簧進(jìn)行支撐，以約束滾珠運(yùn)行。外部彈簧起到吸收沖擊力作用，使得溜槽與滾珠緊密貼合。

3.3 增加布置清掃裝置

刮板輸送機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，刮板底部會(huì)堆積有煤、矸石等，從而導(dǎo)致刮板磨損嚴(yán)重。為此，在刮板輸送機(jī)機(jī)尾處增加布置清掃裝置，對(duì)堆積的煤、矸石等進(jìn)行清掃，從而減少堆積量及設(shè)備磨損。此外，所采用的清掃裝置由高強(qiáng)度錳鋼制作而成，抗沖擊性及耐磨性較強(qiáng)。為提高清掃裝置的使用效率，使用腰型孔作為清掃裝置的固定螺栓孔，若清掃裝置下部受到磨損時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓孔將清掃裝置下移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底部煤、矸石等的高效清理。

4 改進(jìn)效果分析

通過(guò)對(duì)刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，并增加一些安全輔助設(shè)備后，刮板輸送機(jī)所受的磨損、外力沖擊影響以及作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等均得到有效改善。在刮板輸送機(jī)上增加布置滾珠，有效降低了刮板、槽底以及兩側(cè)磨損，降低了刮板輸送機(jī)工作負(fù)載以及能耗；使用緩沖裝置后，落煤及落矸等對(duì)刮板輸送機(jī)沖擊影響明顯減??；使用清掃裝置后，可及時(shí)對(duì)槽底堆積的煤、矸石等進(jìn)行清掃，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

于2020年8月完成了對(duì)3602工作面內(nèi)所使用的刮板輸送機(jī)的耐磨處理工作，并對(duì)耐磨處理后的刮板磨損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。截至2020年12月，對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行改造后，刮板負(fù)載較改造前降低約50%，期間共更換12根刮板，改造前刮板輸送機(jī)工作4個(gè)月時(shí)需要更換的刮板數(shù)量就高達(dá)36根以上。因此，通過(guò)對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行改造，有效降低了刮板磨損量，取得了較好的應(yīng)用效果。