滾子鏈在淺槽分選機中的應用分析

張建麗

（陽泉煤業（集團）股份有限公司新景礦洗煤廠， 山西 陽泉 045000）

引言

淺槽分選機可以一次性對原煤進行大量的處理，分選效率高，以新景淺槽分選機為例，每小時可以處理240～480 t的原煤，而且處理之后的煤炭含泥量較低，可以在一定程度上提升煤炭質量[1]。在實際應用中，淺槽分選機結構簡單，機械故障率低，占地空間小，淺槽分選機以其眾多優勢，在煤炭分選中獲得廣泛的應用。

1 淺槽分選機的結構和工作原理

淺槽分選機是煤炭分選中主要運用的一種機械設備，淺槽分選機結構簡單，主要由淺槽鏈、刮板、動力裝置、各種槽體、水平水流系統、上升水流系統等幾部分組成。淺槽分選機的工作原理為，通過電動泵將懸浮液泵至淺槽內部，同時淺槽底部在壓力的作用下，水流會通過布流板向上涌動，這樣的水流分布可以確保懸浮液保持均勻穩定的狀態，同時使懸浮液中的介質不會在底部沉淀。淺槽上部，懸浮液在壓力作用下，在淺槽內部定向流動，將處于懸浮液上層的介質，例如精煤，從入料口一直輸送到出料口。淺槽分選機對原煤進行處理，主要是根據原煤中各種物質密度的不同對不同物質進行分離。待處理的煤炭經由入料口進入淺槽之中，在淺槽水流力的作用下，各種介質開始分離，密度較大的介質直接沉入懸浮液底部，密度較小的介質懸浮于懸浮液頂部，這樣就使不同密度的介質實現了分離。處于懸浮液上層的物質，例如精煤，會隨著水平運動的水流，進入溢流槽，進而進入脫水環節。在懸浮液底部的物質，例如矸石，會在淺槽鏈和刮板的作用下，從懸浮液帶出，進而進入脫水環節[2]。

2 淺槽鏈的結構分析

淺槽鏈是滾子鏈的一種類型，淺槽鏈是由眾多鏈節組合在一起制成，各個鏈節之間由鉸鏈副進行連接，眾多部件共同組成了一個撓性傳動機構。

淺槽鏈結構如圖1所示，由于在使用過程中，淺槽鏈的工作環境比較惡劣，為了防止各種粉塵和懸浮物質進入滾子與套筒之間的間隙，從而加速滾子鏈的磨損，在淺槽鏈中，把滾子結構去除，利用銷軸進行連接，避免了滾子鏈的磨損。除此之外，在淺槽鏈的結構設計中，為了方便刮板的安裝，在淺槽鏈的兩側加裝了長銷軸和鎖緊螺母。

圖1 淺槽鏈結構示意圖

在淺槽鏈的運動過程中，根據機械運動原理，整個淺槽鏈可以分為兩個機構，傳載機構和鏈接機構，傳載機構主要由內鏈板和外鏈板組成，其主要作用是使載荷在相鄰鏈節之間進行有效的傳遞，從而提供持續的動力保障。鏈接機構主要有套筒和銷軸兩部分組成，銷軸在套筒中可以自由的轉動，鏈接機構的主要目的在于在淺槽鏈與齒輪接觸的過程中，相鄰的嚙入鏈節與嚙出鏈節之間能夠自由的轉動，從而使淺槽鏈和齒輪能夠有效的進行嚙合[3]。

3 淺槽鏈運行狀況分析

從淺槽分選機的結構中，我們可以發現，正是在淺槽鏈和刮板的作用下將重密度介質從淺槽底部帶至槽體之外，在整個淺槽鏈的循環運動過程中，運行環境十分惡劣，一半以上的時間是在懸浮液中運動。在淺槽鏈工作的過程中，一旦淺槽鏈發生斷裂或者跳鏈的情況，就需要排空淺槽內的各種物質，來對淺槽鏈進行維修，而排空淺槽過程的工作量十分繁重，淺槽里面不僅僅存在懸浮液，各種煤炭物質，矸石都需要一一排空。以新景淺槽分選機為例，淺槽部分的長度為8.7 m，寬度為1.6 m，整個淺槽的高度在2 m之上，清理工作量極大。

3.1 淺槽鏈的蠕變跳鏈

在之前對淺槽鏈工作原理的介紹中，可以知道淺槽鏈的運行環境非常惡劣，淺槽鏈與動力齒輪之間以一種多邊形的形狀進行嚙合，在嚙合過程中，由于鏈節是剛性部件，會產生不均勻的振動同時沖擊載荷也會伴隨產生。在動力齒輪的輪齒與淺槽鏈嚙合的過程中，淺槽鏈的套筒和輪齒之間便會發生碰撞，在撞擊的過程中，與套筒進行連接的內鏈板和外鏈板也會受到沖擊，在長時間的沖擊作用下，淺槽鏈的套筒和鏈板便會產生嚴重的變形。在日常機械零部件更換過程中，如果發現淺槽鏈的節距和動力齒輪的節距不匹配，這個時候就需要對淺槽鏈或者動力齒輪進行更換，使兩者之間處于正常嚙合狀態。如果兩者之間處于非正常的嚙合狀態，就會加重動力齒輪與淺槽鏈之間的沖擊，減少機械使用壽命。

除了沖擊作用造成塑性變形之外，銷軸與套筒之間的磨損也會造成淺槽鏈零部件的變形。在套筒的約束下，銷軸與套筒之間產生摩擦作用，對銷軸的外表面和套筒的內表面均會形成磨損，隨著磨損程度的加深，淺槽鏈之間的節距會不斷加長，使之不能與動力齒輪實現正常的嚙合。因此在淺槽鏈的設計過程中，套筒直徑不會改變，在滿足銷軸的使用剛度和強度的前提下，應盡可能的減小銷軸的直徑，減少銷軸與套筒之間的摩擦作用。

淺槽鏈蠕變如圖2所示，之前介紹的兩個淺槽鏈的蠕變過程，最終的結果均是導致淺槽鏈之間的節距變長，使得淺槽鏈與動力齒輪之間不能正常的嚙合。在鏈節不斷加長的過程中，淺槽鏈在與齒輪嚙合的過程中，垂直度超出一定范圍，便會出現跳鏈。

在淺槽鏈節增長的過程中，鏈節與齒輪之間的接觸面會出現縫隙，淺槽中的懸浮物質以及一些碎石塊會進入到這個縫隙里面，在張緊鏈的作用下，這部分碎石會直接被壓碎，如果鏈條的張緊度不夠，碎石便會存在于鏈條與齒輪之間的嚙合部位，從而出現跳齒現象，而大范圍的跳齒現象導致的跳鏈現象便會造成嚴重的生產事故。

圖2 蠕變示意圖

3.2 淺槽鏈斷裂

在淺槽鏈工作的過程中，除了塑性變形之外，淺槽鏈的疲勞斷裂也是淺槽鏈的主要故障原因。產生鏈條疲勞斷裂的原因主要有兩個，其一，在淺槽鏈生產的過程中，會對鏈板進行各種沖壓，打孔處理等，這樣工藝過程就會在鏈板的某一部分形成應力集中，在應力集中處容易形成疲勞斷裂。其二，容易產生疲勞斷裂的主要因素是淺槽鏈與齒輪之間的沖擊造成的疲勞斷裂。由淺槽與齒輪之間的運動原理可知，隨著鏈條節距的不斷變長，齒輪與套筒之間的撞擊程度會不斷加重，運動的過程中，重復不間斷的沖擊之下，鏈條鏈板便會出現疲勞裂紋，長時間的沖擊，直接造成鏈條斷裂。

4 結論

在對淺槽鏈工作過程的介紹中，可以發現通過改變淺槽鏈的結構來避免淺槽鏈的失效是不太現實的，在實際生產過程中，只能通過提高鏈條的加工工藝水平來防止淺槽鏈出現故障。