礦用刮板輸送機鏈輪更換修復評價方法

摘要：【目的】刮板輸送機鏈輪的過度磨損、超壽命工作情況會導致卡鏈、斷鏈等故障，對輸送設(shè)備的正常運行造成不利影響。為了指導用戶及時更換不宜繼續(xù)使用的鏈輪，降低設(shè)備故障的發(fā)生率，提出一種礦用刮板輸送機鏈輪更換修復評價方法?！痉椒ā炕贏rchard 磨損理論，對鏈輪的淬火硬度層的硬度特性進行研究，對圓環(huán)鏈傳動系統(tǒng)在鏈輪不同磨損程度下的嚙合傳動過程進行動力學仿真分析，并對刮板輸送機的動態(tài)特性進行試驗，以驗證仿真分析的準確性?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明，鏈輪鏈窩磨損深度達到最大淬火硬度層深度時，鏈輪的性能顯著下降，應該考慮更換鏈輪；圓環(huán)鏈傳動系統(tǒng)出現(xiàn)速度波動、接觸力和拉力異常增加的情況時，也應及時更換鏈輪，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。所提方法為刮板輸送機鏈輪的維護和更換提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機；鏈輪磨損；Archard 磨損理論；硬度特性分析；動力學仿真；修復評價標準

中圖分類號：TD421 DOI：10. 16578/j. issn. 1004. 2539. 2025. 01. 015

0 引言

礦用刮板輸送機是一種用于煤礦、金屬礦山等采礦行業(yè)的輸送設(shè)備，工作環(huán)境惡劣。鏈輪作為其傳動系統(tǒng)的核心零部件之一，往往因受到交變載荷以及摩擦作用而產(chǎn)生磨損。鏈輪的過度磨損、超壽命工作會引起設(shè)備的振動，甚至會導致卡鏈、斷鏈以及刮板斷裂等安全事故的發(fā)生，影響設(shè)備的生產(chǎn)效率[1]。針對刮板輸送機的鏈輪磨損問題，王淑平等[2]通過三維掃描技術(shù)和數(shù)值模擬對刮板輸送機的驅(qū)動鏈輪在磨損后的幾何形態(tài)的變化進行分析，發(fā)現(xiàn)在鏈輪鏈窩磨損過程中，其準線基本保持平移不變，而母線則從初始的圓弧形逐漸變?yōu)闄E圓弧形；此外，還研究探討了磨損對鏈輪與圓環(huán)鏈接觸滑動距離的影響。高紅偉等[3]對舊鏈輪的磨損情況進行測量和分析，發(fā)現(xiàn)鏈窩磨損是鏈輪報廢的主要原因，且磨損主要集中在節(jié)距方向。郭建軍等[4]通過理論分析、實物磨損分析和測量數(shù)據(jù)分析，揭示了鏈輪磨損的規(guī)律和影響因素，并在此基礎(chǔ)上制定了鏈輪的報廢和維修標準。

在對刮板輸送機鏈輪磨損的有關(guān)研究中，未涉及鏈輪磨損后更換修復的定量判定方法。目前，國內(nèi)煤炭行業(yè)尚無完善的鏈輪更換評價方法，鏈輪的磨損失效仍然依靠經(jīng)驗判斷。因此，本文從圓環(huán)鏈傳動系統(tǒng)的嚙合傳動特性入手，基于Archard磨損理論，分析鏈輪鏈窩材料的硬度特性以及圓環(huán)鏈傳動系統(tǒng)的動力學特性，提出鏈輪磨損后需要更換修復的定量評價方法，指導用戶合理地更換鏈輪。

1 圓環(huán)鏈傳動系統(tǒng)嚙合傳動特性分析

刮板輸送機由驅(qū)動電動機、減速器、鏈輪以及圓環(huán)鏈等零部件組成。驅(qū)動電動機提供的動力經(jīng)減速器、液力耦合器傳遞至主動鏈輪，帶動鏈輪做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)圓環(huán)鏈的運動[5]。圖1所示為鏈輪鏈環(huán)的嚙合傳動過程。圖1中，鏈輪以角速度ω 逆時針轉(zhuǎn)動，平鏈環(huán)a嚙入鏈輪鏈窩，平鏈環(huán)a與已經(jīng)完成嚙合的立鏈環(huán)的接觸圓中心O′1 與鏈窩曲面中心O1重合，平鏈環(huán)a與立鏈環(huán)b的接觸圓中心O′2 與鏈窩曲面中心O2重合，平鏈環(huán)a完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動，立鏈環(huán)b 在平鏈環(huán)a 的拉力作用下向左平移運動，立鏈環(huán)b與平鏈環(huán)c的接觸圓中心O′3 與鏈窩曲面中心O3重合，立鏈環(huán)b完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動，平鏈環(huán)c在立鏈環(huán)b的拉力作用下向左平移運動，平鏈環(huán)c與下一立鏈環(huán)的接觸圓中心O′4 與鏈窩曲面中心O4 重合，平鏈環(huán)c 完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動，平鏈環(huán)與立鏈環(huán)依次與鏈輪鏈窩完成嚙合，從而實現(xiàn)力與運動的傳遞[6]。