礦山刮板輸送機(jī)常見(jiàn)故障分析

李俊

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)礦山設(shè)備管理中心，山西介休032000）

引言

刮板輸送機(jī)是綜采工作面三機(jī)配套的核心設(shè)備之一，主要應(yīng)用場(chǎng)所是綜采工作面和順槽，目前長(zhǎng)臂式工作面無(wú)法由其他運(yùn)輸設(shè)備代替[1-2]。其基本組成部分包括機(jī)頭組成部分（電機(jī)、減速器等）、機(jī)尾組成部分（緊鏈裝置、回鏈裝置等）、中間構(gòu)成部分（中部溜槽、過(guò)渡溜槽以及刮板鏈組件等）和其他附屬裝置[3]。

1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)分析

不同綜采工作面所用刮板輸送機(jī)其要求不同，厚煤層綜采工作面煤層較厚、采掘方便生產(chǎn)迅速、運(yùn)輸量大，一般用重型刮板輸送機(jī)。重型刮板輸送機(jī)運(yùn)輸功率大，為機(jī)頭機(jī)尾雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且具有軟啟動(dòng)保護(hù)裝置，機(jī)尾處設(shè)有緊鏈裝置。中厚煤層相對(duì)于厚煤層來(lái)說(shuō)產(chǎn)量小、運(yùn)輸量中等，一般選用中型刮板輸送機(jī)。中型刮板輸送機(jī)機(jī)頭單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有軟啟動(dòng)保護(hù)裝置。薄煤層煤儲(chǔ)量小、生產(chǎn)速度緩慢、運(yùn)輸量較小，一般選用輕型刮板輸送機(jī)。輕型刮板輸送機(jī)電機(jī)功率小，機(jī)身低矮，無(wú)需軟啟動(dòng)保護(hù)裝置[4-5]。

雖然不同煤層所用刮板輸送機(jī)類型不同，且組成部件種類和布置格局各異，但是其組成結(jié)構(gòu)卻基本相同，如圖1所示，刮板輸送機(jī)主要由機(jī)頭組成部分、機(jī)尾組成部分、中間組成部分等其他裝置構(gòu)成。

2 刮板輸送機(jī)運(yùn)行故障分析

刮板輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)部件過(guò)熱、斷鏈、上竄下滑等故障，這些故障嚴(yán)重影響刮板輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)這些故障進(jìn)行分析，找出故障原因是確保刮板輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

傳動(dòng)部件過(guò)熱甚至停轉(zhuǎn)主要是由于刮板輸送機(jī)過(guò)載引起，負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致電機(jī)、減速器等傳動(dòng)部件超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成傳動(dòng)部件溫度過(guò)高。其次傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置不合理，以大帶小功造成浪費(fèi)，或以小帶大導(dǎo)致運(yùn)行困難，也是引起傳動(dòng)部件過(guò)熱的重要原因。

圖1 刮板輸送機(jī)構(gòu)成

此外還有傳動(dòng)部件自身?yè)p壞、連接故障等原因，引起過(guò)熱或停轉(zhuǎn)故障。

刮板輸送機(jī)出現(xiàn)斷鏈故障的原因具有以下幾點(diǎn)：

1）采掘效率的提高使得刮板輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中常常滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，兩鏈輪磨損不對(duì)稱，導(dǎo)致兩鏈條受力不均，從而引起斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

2）刮板鏈在運(yùn)行過(guò)程中被剛性異物卡阻，或溜槽接縫處不平滑，勾住刮板或鏈環(huán)，使刮板鏈所受沖擊增大，引起鏈條故障。

3）刮板輸送機(jī)停機(jī)前未卸載，再次啟動(dòng)時(shí)滿負(fù)荷啟動(dòng)，造成鏈條張力突然增大，引起刮板鏈斷裂。

4）刮板鏈磨損嚴(yán)重，強(qiáng)度降低，運(yùn)行過(guò)程中受沖擊力反復(fù)作用，引起疲勞破壞導(dǎo)致鏈條斷裂。

5）刮板鏈連接環(huán)螺栓松動(dòng)或缺失，導(dǎo)致連接點(diǎn)受力不均，牽引力過(guò)大時(shí)，連接環(huán)易折斷，引起斷鏈故障。

綜采工作面刮板輸送機(jī)上竄下滑容易引發(fā)機(jī)械事故，影響綜采工作面工程質(zhì)量，降低生產(chǎn)效率，增加安全事故隱患。分析其原因是偽傾斜角度選擇不合理，當(dāng)推移刮板輸送機(jī)時(shí)，沿工作面向上的分力同底板與巷道的摩擦力，以及刮板輸送機(jī)重力沿傾斜面方向的分力，三力不平衡，使得推移時(shí)造成的上竄量無(wú)法補(bǔ)償下滑量，從而造成上竄下滑故障。

3 刮板輸送機(jī)主要機(jī)構(gòu)故障分析

刮板輸送機(jī)由多個(gè)機(jī)構(gòu)組成，這些機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的異常狀況，從而導(dǎo)致整機(jī)癱瘓無(wú)法運(yùn)行，著重分析組成機(jī)構(gòu)的故障點(diǎn)和類型，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)刮板輸送機(jī)故障來(lái)源，提高檢修效率，確保運(yùn)行安全。

3.1 電機(jī)故障分析

電機(jī)是刮板輸送機(jī)動(dòng)力源，要想使刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，首先應(yīng)該確保電機(jī)運(yùn)行正常。在刮板輸送機(jī)故障中，電機(jī)故障是導(dǎo)致刮板輸送機(jī)癱瘓主要原因。以新嶺煤礦機(jī)電資料統(tǒng)計(jì)為例，2005—2008年期間礦用22型和40T型刮板輸送機(jī)電機(jī)故障率高的驚人，僅燒損臺(tái)數(shù)達(dá)60臺(tái)，造成經(jīng)濟(jì)損失110多萬(wàn)元。造成燒損故障直接原因有超負(fù)荷連續(xù)點(diǎn)啟動(dòng)、接鏈時(shí)悶車(chē)、長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、人為甩掉過(guò)保護(hù)等；間接原因有單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)、過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、電纜松動(dòng)、電機(jī)受潮、供電電壓過(guò)大等[2]。由此可見(jiàn)當(dāng)刮板輸送機(jī)運(yùn)行異常狀況會(huì)首先反饋到電機(jī)上，引起電壓、電流變化，因此對(duì)電機(jī)的故障分析能確保在電機(jī)燒損前對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，保證刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行，降低經(jīng)濟(jì)損失，保證安全生產(chǎn)[3]。

電機(jī)常見(jiàn)故障為電機(jī)啟動(dòng)故障、工作溫度過(guò)高、運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常等，其故障原因主要為負(fù)載過(guò)大、供電異常和電機(jī)自身故障等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)為電壓、電流、前軸溫度、后軸溫度等。

3.2 減速器故障分析

減速器是刮板輸送機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置，減速器運(yùn)行狀況的良好與否，將直接影響到刮板輸送機(jī)的正常與安全運(yùn)行，目前煤礦井下刮板輸送機(jī)減速器尚缺少安全保護(hù)和工況監(jiān)測(cè)措施。減速器是在全密封狀態(tài)下，靠齒輪嚙合傳動(dòng)，軸和軸承發(fā)生相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，人工檢修困難。當(dāng)刮板輸送機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，減速器齒輪工作負(fù)擔(dān)加重，產(chǎn)生的熱量增加，導(dǎo)致內(nèi)部零部件和潤(rùn)滑油溫度升高異常[5]。如果出現(xiàn)漏油、潤(rùn)滑油過(guò)少、軸承潤(rùn)滑不夠、齒輪嚙合不正、軸承磨損和損壞等異常情況，極易導(dǎo)致減速器功能失效，影響煤礦的安全生產(chǎn)。因此及時(shí)掌握減速器的故障源，準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，是保證刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行的重要部分。

減速器常見(jiàn)故障是減速器外殼過(guò)熱、減速器漏油、減速器運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常、減速器油溫過(guò)高等，故障主要原因?yàn)闈?rùn)滑油不合格、齒輪故障和箱體故障等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)為油溫、油位和油液清潔度。

3.3 鏈條故障分析

刮板鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C(jī)運(yùn)輸物料的直接施力構(gòu)件，鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)距離長(zhǎng)，受惡劣復(fù)雜的工況環(huán)境（如潮濕、腐蝕、疲勞、沖擊等）影響明顯。據(jù)綜采工作面上刮板輸送機(jī)在運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，約63%的故障停機(jī)是牽引機(jī)構(gòu)故障引起的，其中因刮板鏈斷鏈造成的停機(jī)工時(shí)占41.5%。

安德森公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的LM500型號(hào)刮板輸送機(jī)的斷鏈頻率為平均每運(yùn)送5～6萬(wàn)t煤就會(huì)發(fā)生一次斷鏈故障；日本三井三池生產(chǎn)的MSD型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤量是8～10萬(wàn)t斷鏈一次；國(guó)產(chǎn)80T型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤量?jī)H有1.5～2萬(wàn)t就會(huì)出現(xiàn)一次斷鏈?zhǔn)鹿省ＵＰ迯?fù)斷鏈勞動(dòng)力約為7.6人次每時(shí)，接鏈耗時(shí)約為3～4 h，影響煤炭出產(chǎn)400～500 t，延誤生產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失不容忽視。因此保證刮板輸送機(jī)鏈條連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行是煤炭快速運(yùn)輸?shù)那疤帷?duì)刮板鏈傳動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的故障原因的深入分析和研究也是非常必要的。刮板鏈常見(jiàn)故障有斷鏈、掉鏈、飄鏈等，故障原因主要為運(yùn)行故障和鏈環(huán)自身故障，監(jiān)測(cè)位置選取機(jī)頭鏈輪、機(jī)尾鏈輪、過(guò)渡槽鏈條垂度。

3.4 中部槽故障分析

中部槽是刮板輸送機(jī)的主體部分，是煤炭運(yùn)送的主要承載體。中部槽承受采煤機(jī)的壓力，液壓支架的推、拉力，大塊巖石、煤塊高位降落的沖擊力和卡死溜槽的擠壓力等。在運(yùn)輸過(guò)程中，承受煤、矸石、刮板和鏈條等堅(jiān)硬物質(zhì)的劇烈摩擦，是損耗量最大的部件。由于工況復(fù)雜惡劣，中部槽的毀壞形式除了主要的摩擦磨損、腐蝕磨損外，還有連接構(gòu)件的斷裂和槽體嚴(yán)重變形。刮板輸送機(jī)的停機(jī)失效，由于中部槽損壞引起故障占很大一部分比例。中部槽體積大、重量大、維修困難，它的正常使用對(duì)刮板輸送機(jī)而言尤其重要，因此綜合研究分析中部槽故障，是提高刮板輸送機(jī)運(yùn)行效率的前提。中部槽常見(jiàn)故障為磨損失效，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)中板和底板厚度來(lái)判斷故障情況。

3.5 液力偶合器故障分析

液力偶合器是連接電機(jī)和減速器的液力傳動(dòng)元件，柔性連接主傳動(dòng)軸和從動(dòng)軸，等值傳遞轉(zhuǎn)矩。按功能可劃分為普通型、限矩型、調(diào)速型等。液力偶合器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、壽命長(zhǎng)，而且很好的改善刮板輸送機(jī)電機(jī)與減速器之間的傳遞品質(zhì)，節(jié)約了能源。重型刮板輸送機(jī)使用液力偶合器傳遞扭矩，能確保電機(jī)低載起動(dòng)，提高起動(dòng)能力，降低對(duì)減速器的沖擊、隔離扭震。

由于液力偶合器在帶轉(zhuǎn)、拖轉(zhuǎn)工況下發(fā)熱量較大，所以當(dāng)刮板輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)載載運(yùn)行時(shí)，液力偶合器的泵輪轉(zhuǎn)速較渦輪轉(zhuǎn)速會(huì)相差很大，摩擦加劇導(dǎo)致腔內(nèi)的工作液溫度不斷升高，極易出現(xiàn)故障，影響刮板輸送機(jī)的運(yùn)行。液力偶合器常見(jiàn)故障為液力偶合器打滑、過(guò)熱、漏油等，故障原因?yàn)樨?fù)載過(guò)大、液壓油異常和殼體損壞等，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)油溫、油位和油液清潔度來(lái)判斷其故障情況。

3.6 其他故障

電機(jī)、減速器、刮板鏈等故障是引發(fā)刮板輸送機(jī)失效的主要原因。刮板輸送機(jī)的其他部位故障還包括，鏈輪故障：鏈輪磨損、鏈輪斷齒、鏈輪軸組件損壞等；緊鏈裝置故障：阻鏈器損壞、緊鏈器故障（液壓馬達(dá)故障）；推移裝置故障：液壓推溜器故障、推溜連接件故障等。這些故障一般較少出現(xiàn)，且容易發(fā)現(xiàn)并能夠及時(shí)處理，因此不作為研究重點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，刮板輸送機(jī)出現(xiàn)故障有可能造成嚴(yán)重的后果，為此，煤礦企業(yè)必須對(duì)刮板輸送機(jī)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及安全事故進(jìn)行細(xì)致的研究與分析，并采取有效的預(yù)防措施，為煤礦的生產(chǎn)安全提供強(qiáng)有力的保障。

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