朱榮濤

（河南能源化工集團(tuán)義馬煤業(yè)集團(tuán)常村煤礦，河南義馬 472300）

刮板運(yùn)輸機(jī)是采煤工作面配套使用的重要設(shè)備，主要起到承載采煤機(jī)和煤炭運(yùn)輸?shù)淖饔?，其使用性能是否良好直接關(guān)系到工作面整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)能否穩(wěn)定。由于刮板運(yùn)輸機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件主要通過相對滑動(dòng)而起到運(yùn)輸作用，所以解決刮板運(yùn)輸機(jī)的磨損問題一直是提高其使用性能和使用壽命的關(guān)鍵[1]。此外，工作面環(huán)境較惡劣，煤水以及煤炭中的硫都會(huì)對刮板運(yùn)輸機(jī)的磨損起到促進(jìn)作用?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，刮板運(yùn)輸機(jī)的磨損失效主要有刮板鏈條磨損、齒輪磨損和槽體磨損等，現(xiàn)就此進(jìn)行分析。

1 刮板運(yùn)輸機(jī)磨損機(jī)理

1.1 刮板鏈條磨損

刮板鏈條是帶動(dòng)煤炭運(yùn)行的直接驅(qū)動(dòng)裝置，其上部為運(yùn)輸?shù)拿禾?，下部直接與槽體相接做相對滑動(dòng)。同時(shí)，鏈環(huán)與鏈輪在嚙合時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相對滑動(dòng)，導(dǎo)致刮板鏈條進(jìn)一步受損。資料[2]顯示，因刮板鏈條磨損過度導(dǎo)致的斷鏈?zhǔn)鹿始s占刮板運(yùn)輸機(jī)事故的53%左右，說明磨損是刮板運(yùn)輸機(jī)事故的主要因素。對刮板鏈條磨損情況進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)鏈條磨損主要出現(xiàn)在鏈條直邊外側(cè)、圓弧外側(cè)、鏈條與槽體接觸側(cè)三個(gè)部分，分析認(rèn)為直邊外側(cè)磨損主要是受到槽幫摩擦而引起，圓弧外側(cè)磨損主要受到鏈輪嚙合作用時(shí)產(chǎn)生的相對滑動(dòng)摩擦而形成，底側(cè)磨損主要是在煤炭等重載作用下與槽體發(fā)生摩擦運(yùn)動(dòng)而形成。刮板鏈條除了受到相對摩擦外，還會(huì)受到礦井水的侵蝕、煤炭中硫等酸性物質(zhì)的腐蝕，同時(shí)鏈環(huán)與鏈環(huán)之間的沖擊作用也會(huì)對鏈條磨損起到促進(jìn)作用。磨損后的刮板鏈條會(huì)進(jìn)一步加大傳動(dòng)負(fù)荷，存在鏈條磨損的刮板運(yùn)輸機(jī)其傳動(dòng)效率要遠(yuǎn)低于正常鏈條的運(yùn)輸機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國因刮板運(yùn)輸機(jī)刮板鏈條磨損而導(dǎo)致的煤炭損失不下千萬噸。

1.2 槽體磨損

刮板運(yùn)輸機(jī)槽體可分為機(jī)頭槽體、二節(jié)槽體、過渡槽、中部槽、機(jī)尾槽體等部分，其主要起到支撐刮板鏈條和物料的作用。當(dāng)前，如何防止運(yùn)輸機(jī)槽體磨損一直是運(yùn)輸機(jī)使用單位和設(shè)計(jì)單位的研究重點(diǎn)?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，槽體的磨損主要包括槽底板磨損和槽幫磨損，槽底板磨損主要是受到刮板鏈條、煤矸相對摩擦作用引起；槽幫磨損與槽板磨損原因基本相同，不同的是槽幫卡槽在刮板兩端滑動(dòng)作用下容易出現(xiàn)上翼磨損，其磨損速度要遠(yuǎn)超過槽底板的磨損速度。在煤巖運(yùn)輸過程中，除了要承受煤機(jī)垂直載荷作用，還要承受破落煤炭滾落對槽體的沖擊，這些都會(huì)對槽體的磨損起到促進(jìn)作用，另外液壓支架的推拉容易使槽體疲勞變形，造成其抗拉、抗壓和抗磨等性能下降。刮板運(yùn)輸機(jī)刮板鏈條與槽體相互位置如圖1所示。

圖1 刮板運(yùn)輸機(jī)刮板鏈條與槽體相互位置示意圖

1.3 齒輪磨損

近年來，我國煤炭行業(yè)展現(xiàn)出來異常迅速的發(fā)展態(tài)勢，各大煤業(yè)集團(tuán)不斷提高產(chǎn)能和改造升級(jí)老礦井，這促使煤機(jī)朝著大型化、大功率化發(fā)展，也直接導(dǎo)致設(shè)備的輸出扭矩增大，進(jìn)而造成齒輪受力劇增。對于大型刮板運(yùn)輸機(jī)而言，其單位齒寬載荷可達(dá)22 kN/cm，同時(shí)齒面潤滑膜也隨著齒面溫度的逐漸升高而破裂，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，齒輪齒面會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損。齒面在載荷持續(xù)作用下還會(huì)出現(xiàn)細(xì)微裂紋，這些裂紋會(huì)隨著齒面載荷的加劇不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致齒面出現(xiàn)點(diǎn)蝕，又會(huì)進(jìn)一步促使齒輪的磨損。工作面微細(xì)粉塵也是造成齒輪磨損失效的重要因素，微細(xì)粉塵會(huì)穿過齒輪箱密封進(jìn)入到箱體內(nèi)部的潤滑油中，并隨油體進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)，造成齒輪的固體顆粒性磨損。此外，齒輪的鍛造技術(shù)是否合理也會(huì)影響其耐磨性，如淬火不均會(huì)導(dǎo)致齒輪耐磨性大幅度降低。

2 刮板運(yùn)輸機(jī)磨損對策

2.1 刮板鏈條磨損對策

針對刮板鏈條磨損原因，可采用高強(qiáng)度、高耐磨材料來制造鏈條。鑒于新型耐磨材料制造鏈條成本較高，可對鏈條進(jìn)行特殊熱處理加強(qiáng)其耐磨性和耐腐蝕性；同時(shí)采用扁圓型鏈環(huán)和新型弧形齒扁平接鏈環(huán)等產(chǎn)品，這些新型鏈環(huán)具有強(qiáng)度高、耐磨性好、重量輕、裝卸方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可有效改善齒面受力狀態(tài)，應(yīng)用在刮板運(yùn)輸機(jī)上可有效提高鏈條使用壽命。此外，鏈條設(shè)計(jì)單位要充分考慮鏈環(huán)尺寸和形狀對不同采煤工作面中的受力狀態(tài)，選擇合適的材料和耐磨工藝對其改進(jìn)，從設(shè)計(jì)上和制造上保證鏈條的質(zhì)量。

2.2 槽體磨損對策

針對槽體磨損機(jī)理，認(rèn)為可以從提高槽體耐磨強(qiáng)度和采用新材料制造槽體兩個(gè)方面來處理槽體磨損問題。由于刮板運(yùn)輸機(jī)尺寸較大，往往組裝有幾十節(jié)甚至一百多節(jié)槽子，涉及到的磨損面積較大，采用常規(guī)的滲碳、堆焊、淬火等工藝難以操作，且需要花費(fèi)的成本也相對較高。鑒于此，可對槽底板進(jìn)行噴涂耐磨進(jìn)行處理。對槽底板噴涂鎳基合金可以大幅度地提高槽體的耐磨性，但若底板全進(jìn)行噴涂會(huì)造成大量的合金消耗，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過分析認(rèn)為，可以對槽底板進(jìn)行點(diǎn)噴，這樣不僅可以有效提高底板的耐磨性，同時(shí)施工工序也較簡處理，但點(diǎn)與點(diǎn)的間距、排列關(guān)系和點(diǎn)的厚度與直徑要設(shè)計(jì)合理，否則會(huì)引起刮板運(yùn)行失穩(wěn)。經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定鎳基點(diǎn)噴參數(shù)如圖2所示[3]。此外，還可以利用DRF-2等離子熔覆技術(shù)對槽體進(jìn)行表明強(qiáng)化，這樣可以大幅度地提高槽體的耐磨性和耐腐蝕性[4]。

目前，我國生產(chǎn)的刮板運(yùn)輸機(jī)槽體材料多為高錳鋼，高錳鋼耐磨性和耐腐蝕性較差，因此，可以考慮采用新型耐磨材料來制造槽體。資料[4]顯示，耐磨合金材料NK-EH360具有高耐磨性、高耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，該材料制成的運(yùn)輸機(jī)槽體耐磨性強(qiáng)度相比于高錳鋼提高了30%以上。另外，美國某鑄鋼公司生產(chǎn)的Xtralloy材料其耐磨性、耐腐蝕性也很好，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，其磨損率遠(yuǎn)低于高錳鋼槽體，可以較好地提高刮板運(yùn)輸機(jī)的使用性能和使用壽命。

圖2 噴涂鎳基合金耐磨點(diǎn)參數(shù)示意圖

2.3 齒輪磨損對策

由齒輪磨損機(jī)理可知，處理齒輪磨損可以從提高密封箱密封性和齒輪耐磨性兩個(gè)方面進(jìn)行。提高密封箱的密封性可以阻止微細(xì)顆粒進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)，防止齒輪出現(xiàn)固體顆粒磨損。齒面載荷大是當(dāng)前刮板運(yùn)輸機(jī)大型化、高功率化發(fā)展的必然結(jié)果，為了應(yīng)對齒面載荷和點(diǎn)蝕對齒輪造成磨損，可以采用新型耐磨材料或者對齒輪進(jìn)行噴涂耐磨層進(jìn)行處理。聚芳醚砜酮樹脂材料PPESK被證明是具有耐高溫、自潤滑和高耐磨性的有機(jī)材料，用其制造的齒輪、軸承的耐磨性較合金材料提高了30%～70%[5]。ZA27型高強(qiáng)度鋅鋁合金也是制造齒輪的較好選擇，實(shí)驗(yàn)表明，利用該材料制造齒輪不僅可以降低材料費(fèi)用，還可以將齒輪使用壽命提高1～3倍，傳動(dòng)效率提高10%～15%[6]。另外，對齒輪噴涂耐磨層也是一個(gè)較好的選擇，采用DRF-2等離子熔覆技術(shù)可將刮板運(yùn)輸機(jī)齒輪耐磨性提高3～5倍，使用壽命提高15倍左右。

3 結(jié)語

只有從根本上了解刮板機(jī)各部件磨損的原因，才能采取有效措施進(jìn)行預(yù)防和處理，進(jìn)而提高刮板運(yùn)輸機(jī)的使用性能和使用壽命。當(dāng)前，針對刮板運(yùn)輸機(jī)磨損處理的主要途徑有增加耐磨層和改變材質(zhì)，前者可以通過較低的成本獲得較好的耐磨性，改變材質(zhì)一般是利用新型耐磨材料來制造刮板運(yùn)輸機(jī)部件，是刮板運(yùn)輸機(jī)發(fā)展的一個(gè)方向。在運(yùn)用刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)，嚴(yán)禁超負(fù)載運(yùn)料，對于磨損嚴(yán)重的零部件及時(shí)處理或更換，避免刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸事故的出現(xiàn)。

［1］吳兆宏，朱華，王勇華，等.刮板輸送機(jī)磨損失效及對策［J］.煤礦機(jī)械，2005（7）：58-59.

［2］趙運(yùn)才，李偉，張正旺.中部槽磨損失效的摩擦學(xué)系統(tǒng)分析［J］.煤礦機(jī)械，2007，28（8）：57-58.

［3］項(xiàng)傳寶.礦用刮板輸送機(jī)的磨損及對策［J］.通用機(jī)械，2006（2）：72-73.

［4］蔡秀凡，李洪彪，李留璽.鏈板除渣機(jī)磨損失效分析及對策［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2012（1）：172-173.

［5］湯傳貴，靳新，蹇錫高.PPESK耐高溫自潤滑耐磨涂料的研制［J］.涂料工業(yè)，2012，42（1）：68-70.

［6］徐紀(jì)平，計(jì)偉志，何志琴.高強(qiáng)度鋅鋁合金齒輪擠壓鑄造成形［J］.特種鑄造及有色合金，2005，25（10）：637-638.