煤礦刮板輸送機(jī)斷鏈故障原因分析

李龍剛

摘 要：刮板輸送機(jī)由于承壓能力強(qiáng)且能夠適應(yīng)彎曲和井下起伏的地面，在煤礦井下開采和運(yùn)輸?shù)倪^程中廣泛使用。但是鏈條由于其工作方式和材質(zhì)所限，還是存在一定的薄弱性，因此有必要針對(duì)其發(fā)生故障的原因、預(yù)防維護(hù)以及故障處理等方面進(jìn)行研究。本研究介紹了刮板輸送機(jī)的工作原理及煤礦產(chǎn)業(yè)廣泛使用它的原因，詳盡分析了導(dǎo)致鏈條發(fā)生斷鏈等故障的原因：各類壓力失調(diào)事故、摩擦力影響、鏈條不匹配以及鏈環(huán)不達(dá)標(biāo)等。最后再結(jié)合實(shí)際情況提出提前預(yù)防和事后處理的策略。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī)；斷鏈；原因

前言：煤礦刮板輸送機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行不僅僅是為了保障其壽命，減小物資損耗和成本開支，更重要的是為了能更有效率、更有質(zhì)量地完成作業(yè)任務(wù)。而保證其良好運(yùn)行的前提就是要了解刮板輸送機(jī)的工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢。針對(duì)輸送結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)——鏈條，分析其特點(diǎn)，對(duì)其承重、承壓、承彎以及承受摩擦力等特性逐一分析計(jì)算并制訂維護(hù)措施。

1.刮板輸送機(jī)工作原理及其優(yōu)點(diǎn)

1.1刮板輸送機(jī)工作原理

刮板輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分有機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、鏈條傳輸裝置、鏈輪傳動(dòng)部分等，其中鏈條部分是傳輸任務(wù)完成的核心，一旦出現(xiàn)故障則會(huì)對(duì)生產(chǎn)任務(wù)較大影響。刮板輸送機(jī)將刮板連接在鏈條上，然后啟動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，使刮板鏈條在持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪的牽引下循環(huán)運(yùn)行。刮板鏈帶動(dòng)放在其承重槽中的貨物順著運(yùn)輸方向移動(dòng)，直到在機(jī)頭處由自動(dòng)卸載，完成整體的輸送任務(wù)。

1.2煤礦產(chǎn)業(yè)選擇刮板輸送機(jī)的原因

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國的傳統(tǒng)重工業(yè)，是國家經(jīng)濟(jì)命脈中不可或缺的一份子，刮板輸送機(jī)憑借其優(yōu)勢，在煤礦行業(yè)中受到青睞和廣泛使用。煤礦刮板輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：整體用鋼材或超高分子新材料制作，外殼堅(jiān)固、架構(gòu)牢靠，能承受煤炭等化工原料的重量以及較大程度的外部壓力；不僅能夠水平運(yùn)輸，還可進(jìn)行向上25°到向下50°的傾斜運(yùn)輸；面對(duì)凹凸不平的采煤現(xiàn)場，它能承受較大摩擦力的持續(xù)損害；其中新型刮板輸送機(jī)還能承受垂直和水平方向的彎曲力；傳送結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，能適應(yīng)不同煤量工作面運(yùn)輸?shù)取?/p>

2. 造成鏈條故障的幾種原因

2.1 各類由于壓力調(diào)控失誤產(chǎn)生的故障

鏈條由于其所處位置和材質(zhì)限制，存在一定的脆弱性和易損毀性，而各類壓力事故就是造成其損毀的因數(shù)之一。在經(jīng)過斷層作業(yè)面時(shí)，作業(yè)面頂部巖石可能會(huì)發(fā)生垮塌事故，包括石塊或機(jī)械工具等掉落誘發(fā)壓溜故障。非正常的壓力使刮板輸送機(jī)鏈條由于承重過大，原有傳動(dòng)力不足以支撐其按原有速度運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致傳動(dòng)不同步，從而撕裂鏈條。很多時(shí)候，施工管理方由于貪圖節(jié)約成本而沒有將設(shè)備一次性更新到位，比如對(duì)稱位置的鏈條有一條損壞的時(shí)候，管理人員只將損毀的鏈條進(jìn)行更換，這樣混合使用新舊鏈條，會(huì)讓它們自身承重、摩擦力、長短等各方面差異和矛盾不斷疊加、累積并最終造成斷鏈。在礦井的出口處通常會(huì)加裝橋式裝載機(jī)，如果其與刮板輸送機(jī)機(jī)頭銜接不當(dāng)，使高度差大于500mm，過大的阻力及壓力就可能損壞鏈條。

2.2鏈條及刮板磨損產(chǎn)生故障

煤礦作業(yè)現(xiàn)場一般工作環(huán)境較差、地表不平，這會(huì)對(duì)鏈條、鏈輪有較大的摩擦力。一般當(dāng)刮板厚度方向的磨損度超過15mm時(shí)會(huì)導(dǎo)致刮板鏈條崩得過緊，現(xiàn)場的碎石等雜物通過縫隙進(jìn)入鏈條和運(yùn)行槽體中板之間導(dǎo)致飄鏈。如此一來，鏈條上的部分貨物無法及時(shí)送達(dá)卸貨處，同時(shí)工作阻力隨之加大，最終造成鏈條斷裂。另外，不平的工作面還可能造成刮板輸送機(jī)不正常彎曲，進(jìn)而在水平或垂直方向上增大了鏈條的磨損，兩條鏈條承受了不平衡的工作壓力，導(dǎo)致單鏈斷裂，事態(tài)嚴(yán)重或是故障處理不及時(shí)的時(shí)候就有可能進(jìn)一步造成雙鏈斷裂。

2.3撥鏈器及鏈條鏈環(huán)不匹配、不達(dá)標(biāo)

與鏈條銜接的鏈環(huán)以及刮板輸送機(jī)其他部位的圓環(huán)都在大小、材質(zhì)、承重等方面有一定的標(biāo)準(zhǔn)。比如鏈環(huán)在設(shè)計(jì)中至少要能承受刮板所能承受的10倍以上拉力，才能滿足安全系統(tǒng)的要求，避免斷鏈等故障的發(fā)生。裝設(shè)在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的撥鏈器顧名思義是將正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的煤礦刮板機(jī)的鏈條挑起，使其與鏈輪相分離。由于撥鏈器長時(shí)間同鏈輪、鏈條接觸，也屬于易損零部件。一旦其出現(xiàn)磨損等故障，鏈條就容易卡死，鏈條槽中的雜物得不到及時(shí)清理，導(dǎo)致鏈條從最初的跳鏈、滑鏈惡化為最終的斷鏈。

3.產(chǎn)生斷鏈故障前后的預(yù)防和處理

3.1斷鏈保護(hù)裝置的利用

新型的斷鏈保護(hù)裝置是集電氣控制部分、信號(hào)采集部分、機(jī)械制動(dòng)及控制部分為一體的保護(hù)控制裝置，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1。傳輸鏈條上方的接近開關(guān)與信號(hào)采集和處理裝置相連接，當(dāng)鏈條移動(dòng)經(jīng)過開關(guān)時(shí)，兩個(gè)開關(guān)會(huì)分別采得一個(gè)信號(hào)，對(duì)其分析并處理如下：可通過比較兩個(gè)信號(hào)的強(qiáng)度是否有較大差異來分析判斷出兩側(cè)刮板是否平行以及是否有飄鏈、跳鏈的故障現(xiàn)象；通過計(jì)算接收到的兩個(gè)信號(hào)的間隔時(shí)差判斷傳送機(jī)的運(yùn)作速度是否達(dá)標(biāo)，要是存在明顯延時(shí)則說明鏈條可能正承受某種故障帶來的非正常壓力，要及時(shí)停止輸送機(jī)，防止斷鏈故障的發(fā)生。新型的斷鏈保護(hù)裝置還采用了脈沖分析新技術(shù)，將脈沖個(gè)數(shù)和強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為信息信號(hào)，并將信號(hào)采集控制裝置同報(bào)警、停機(jī)制動(dòng)裝置相銜接，以便及時(shí)向維修人員通報(bào)故障信息。只有各個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過精密的計(jì)算和安排，才能保證刮板輸送機(jī)在煤礦現(xiàn)場工作中長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2松鏈和預(yù)緊力的產(chǎn)生和調(diào)控

預(yù)緊力是機(jī)械行業(yè)的一個(gè)常見術(shù)語，在煤礦刮板輸送機(jī)中指鏈條在受到工作負(fù)荷之前，依據(jù)可靠性和緊密性的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)受到的連接力進(jìn)行限制。如果預(yù)緊力太大會(huì)加重鏈條承重負(fù)擔(dān)和磨損程度；反之會(huì)導(dǎo)致鏈條滑移，與鏈輪間出現(xiàn)縫隙或直接將鏈條松弛部分卷入鏈槽，就會(huì)加速鏈條的撕裂或損毀。針對(duì)每個(gè)現(xiàn)場作業(yè)的煤礦刮板輸送機(jī)，調(diào)控人員都要預(yù)先通過工作面的情況：作業(yè)面高度、傾斜角度、輸送距離、煤塊含量等因素來設(shè)置預(yù)緊力的數(shù)值范圍。在工作時(shí)則要即時(shí)注意鏈條預(yù)緊力的維護(hù)，一旦監(jiān)測到所處煤層含有較大比例的石塊雜質(zhì)或煤塊硬度偏大時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)增大鏈條預(yù)緊力，一般不低于正常情況下的50%。這主要是為了避免讓石塊意外進(jìn)入到縫隙中并在進(jìn)入之后還能保證輸送機(jī)的穩(wěn)定性。另外，由于鏈條的彈性有限，在調(diào)整鏈條松緊的時(shí)候一旦程度過大或是調(diào)整頻率太快，還可能導(dǎo)致松鏈或是撕裂的情況。平日除了要定時(shí)進(jìn)行維護(hù)和性能測試，還要注意在輸送機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)機(jī)尾保留一定的油缸剩余行程、在空載運(yùn)行時(shí)排空輸送槽內(nèi)的煤塊并保證機(jī)尾張緊液壓缸活塞桿呈伸出狀態(tài)。

3.3定期對(duì)刮板鏈進(jìn)行檢查和測試

應(yīng)定期對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行檢測和維修的項(xiàng)目包括：對(duì)傳輸結(jié)構(gòu)中的刮板、鏈條、鏈環(huán)等組成部分進(jìn)行仔細(xì)檢查；緊固件作為連接環(huán)節(jié)的重要元件，也不能夠被忽視。一般利用測量緊固件的力矩來反映緊固件工作性能，不過即使力矩達(dá)標(biāo)，緊固件上如果存在裂縫或明顯劃痕也要為了確保萬無一失而及時(shí)更換器件；鏈條局部和全長的磨損率都要滿足要求，一方面要將全長磨損程度控制在5%以下，另一方面還要隨機(jī)選擇幾個(gè)鏈條位置進(jìn)行抽驗(yàn)。一旦超過磨損率，切不可貪圖小利，要及時(shí)更換新的鏈條，以免鏈條損毀造成工期拖延和更大經(jīng)濟(jì)損失；對(duì)稱位置的鏈環(huán)、鏈條以及頂鏈與底鏈都需要在大小、材質(zhì)、新舊程度等多個(gè)方面保持一致，最大程度避免飄鏈、斷鏈的發(fā)生。一旦有一條鏈條發(fā)生磨損，要將對(duì)稱位置的鏈條一起予以更換；另外，與鏈條相接觸的槽體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等也都要包含在檢查范圍內(nèi)。

4.結(jié)論

機(jī)械的保養(yǎng)和維修需要結(jié)合實(shí)際情況不斷更新完善，以適應(yīng)新的作業(yè)環(huán)境和質(zhì)量要求。煤礦刮板輸送機(jī)的工作環(huán)境惡劣，鏈條本身又是易損壞的結(jié)構(gòu)，要想保證其壽命和工作穩(wěn)定性，必須不斷加強(qiáng)維修項(xiàng)目的全面性和標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性。在斷鏈故障發(fā)生前，應(yīng)采用斷鏈保護(hù)裝置，根據(jù)信號(hào)分析原理進(jìn)行監(jiān)測；在故障發(fā)生后要及時(shí)調(diào)整松緊力、更換鏈條、鏈環(huán)。另外，檢修的過程一定要有持續(xù)性和專業(yè)性，保證刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行就是確保煤礦作業(yè)順利、安全完成的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔文亮.斷鏈掉鏈保護(hù)裝置在煤礦刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2018，33（06）：127-128+162.