礦山機械設備再制造技術在刮板上的作用研究

錢金寶

（陽泉煤業（集團）有限責任公司煤機裝備研究院，山西 陽泉 045000）

在礦山開采工作面中，刮板是刮板輸送機重要的零部件，是礦產資源生產中消耗量較大的一種配件，礦企每年都有大量的刮板需要報廢處理，利用礦山機械設備再制造技術修復報廢刮板，提升刮板使用壽命，可有效降低刮板的采購及檢修費用，并節省檢修時間，提高生產效率，可以促進礦企的可持續發展。

1 概述礦山機械設備磨損失效現狀

1.1 機電設備磨損失效現狀

礦企廣泛利用現代化大型礦山機械設備，整體設備投資比較大，各種礦山機械設備在惡劣的工作環境中工作中，導致礦山機械設備出現嚴重的磨損疲勞失效問題，例如采礦山機械會發生截齒磨損問題，刮板輸送機中部槽也會出現磨損問題。根據相關統計，我國礦產資源開采工業每年因為磨損導致機電設備失效會引發極大的消耗，增加經營成本。礦企需要加強管理礦山機械設備，利用針對性的措施介紹礦山機械設備的磨損問題，延長機電設備的使用壽命，降低企業的經營成本[1]。

1.2 刮板磨損失效

（1）刮板磨損失效的形式：統計分析礦企開采工作面刮板輸送機刮板運行故障，刮板失效形式主要包括磨損失效和沖擊斷裂變形失效直接失效形式，也會發生腐蝕等間接失效形式，在刮板報廢失效中，磨損失效占據較大的比例。統計刮板磨損失效，在刮板磨損失效報廢中，刮板長度方向兩端頭磨損失效問題占據較大的比例，約為80%左右，其中厚度方向磨損問題占據20%左右的比例。

（2）刮板磨損失效的原因：刮板磨損主要包括長度方向磨損和厚度方向磨損，如果在長度方向發生過度磨損，在運輸機中部槽中，刮板鏈條會出現跳槽事故，無法正常使用。此外在綜采工作面中，大塊的矸石沖擊刮板，可能會導致刮板斷裂和變形等故障，導致刮板因此斷裂和變形，或者發生腐蝕問題，導致刮板無法運行，最終引發刮板報廢[2]。發生刮板發生長度方向的磨損，主要是因為刮板中部槽內幫出現接觸性的摩擦，引發磨損問題，因為工作面地質條件比較差，或者因為工作人員工作操作不合理，導致刮板輸送機出現各種摩擦磨損問題，此外刮板和輸送機上的礦產資源和矸石磨損，也會引發刮板長度方向磨損。減速機出現振動噪音或無法承受重負荷，潤滑不良，導致齒輪與軸承之間做干摩擦的運動，或潤滑油中存在雜質，致使輪齒齒合不良。齒面出現脫離，安裝的尺寸不符合標準，刮板機在運行過程中長期受到間歇式硬性沖擊；鏈輪輪齒磨損嚴重可能是由于鏈條過緊，齒輪承受的交變壓力變大，鏈輪組件使用超過6個月未及時調轉180°安裝，齒輪硬度過大，鏈輪與刮板輸送機之間的間隙變大造成密封環失效；刮板機中部槽磨損，中部槽在惡劣的條件下進行工作時，承受刮板機超負荷運行，即垂直方向受刮板機的重壓和滾筒截割礦層是的沖擊，大塊礦物卡在中槽中，對中板的重壓。

圖1 刮板機中部槽圖

（3）維護刮板：結合刮板報廢失效的主要原因，如果刮板報廢失效的主要形式為磨損失效，需要減少磨損問題，延長刮板的使用壽命，尤其要處理刮板端頭的磨損問題，因為綜采工作面地質條件比較差，在實際工作中需要維持刮板輸送機的平直性，避免刮板端頭出現磨損。在同一工作面刮板輸送機中，需要配置同一種類型的刮板，避免混配不同形式的刮板。為了保障刮板運行的穩定性，需要及時處理刮板出槽隱患，間隔配套使用新舊刮板。合理調整刮板輸送機鏈條，如果鏈條張緊力比較大，將會導致刮板鏈條系統出現嚴重磨損問題，如果張緊力比較小，將會引發堆鏈和沖擊等問題，導致古板鏈條機出現機電故障。工作人員每天都要檢查刮板和壓板的堅固性，及時緊固發生松動的螺栓。

2 礦山機械設備再制造工程

2.1 礦山機械設備再制造工藝流程和生命周期

（1）工藝流程：落實礦山機械設備再制造工程，利用高技術修復和改造廢舊機電產品，工作對象是大批待用的廢舊機電設備和零部件，需要系統性的分析廢舊設備的性能失效和剩余壽命以及經濟評價等，結合先進生產方式落實再制造工程。利用各種先進的制造技術，推廣利用各種新工藝和新材料，保障再制造產品滿足工作標準[3]。

（2）生命周期：實現產品壽命周期管理，主要經歷產品制造和使用以及報廢處理三個階段。產品的全壽命周期需要考慮上述三個階段，同時在產品設計階段，要注重產品維護工作，利用各種先進技術修復和再造報廢產品，延續產品性能和產品價值。在全壽命周期當中，并沒有終結報廢的產品，利用再制造技術，可以再度發揮報廢產品的價值，因此產品全壽命周期鏈主要包括產品設計、產品制造、產品使用、產品報廢、產品再制造、產品再使用、產品再報廢。

2.2 礦山機械設備再制造的現狀

近些年我國不斷發展礦山機械設備再制造，但是還沒有實現規模化和系統化的發展，當前在礦企刮板輸送機中部槽磨損和鏈輪磨損等機電設備零部件上都開始利用再制造技術。導致礦山機械設備報廢，主要是因為設備零部件發生磨損，在新常態影響下，礦企需要轉變工作思維，重視礦山機械設備再制造技術，利用科學技術有序開展礦山機械設備再制造工程，可降低礦山機械的成本，保障礦企的經濟效益[4]。

2.3 礦山機械設備再制造技術

（1）堆焊技術：堆焊技術主要是利用電焊和氣焊熔化金屬，在機電設備和零部件磨損部位堆接，對出現磨損嚴重位置進行修復。在對礦山運輸刮板機制造投入大量工作時，需要借助智能化的堆焊技術。而在實際應用過程中，自動化堆焊技術要與多工序的加工工藝進行相互配合，將自動化堆焊技術的優勢充分發揮出來。完成堆焊作業，對產出品質量進行評估，出現毛坯損傷的要對其使用壽命進行評估。再制造時對磨損部件的焊接進行有效監測，確保產品能夠達到使用標準。

（2）3D打印再制造技術：利用逆向工程掃描分析磨損刮板，構建三維CAD模型，對比標準的刮板CAD數字模型，將3D打印控制系統輸入，合理調制打印材料和處理工藝。再制造技術流程如下：掃描損傷零件支護，構建損傷零件數字化模型，通過重構模型，構建損傷零件的CAD模型，對比標準模型，構建再制造修復模型，實現模型分層，最后實施再制造修復。

（3）應用數控等離子粉末噴焊再制造技術可稱之為一種能夠對金屬表面進行改性的技術，等離子束是熱源，在基材表面建立熔池，快速加熱合金粉末和陶瓷粉末以及機體表面，發揮出合金粉末和基材以及熔池三者的作用，形成耐磨強化相，耐磨修復刮板表面。

2.4 分析刮板再制造技術及今后發展趨勢

機電設備和零部件的再制造效益關系到礦企的綜合經濟效益，同時可以達到社會效益，進一步發展循環經濟。實現廢舊刮板再制造來代替新刮板的采購費用，從而降低成本，對礦企具有顯著的效益[5]。

2.4.1 材料的研究

材料研究是指用于等離子熔覆的耐磨合金粉末的研究。

延長刮板使用壽命的關鍵是提升其耐磨損性能，而決定耐磨損性能的是材料的成分。刮板基材為普通碳鋼，需要對其進行表面改性，才能獲得更高的耐磨損性能。所以研制用于等離子熔覆的耐磨合金粉末也是項目關鍵的研究內容之一[6]。

2.4.2 工藝的研究

工藝的研究包括刮板等離子熔覆工藝及再制造工藝的研究。

影響熔覆層性能的因素相對較多，除了熔覆材料，熔覆工藝也是關鍵的影響因素。因此研制出合理的刮板等離子熔覆工藝，可保證熔覆層性能更為優良[7]。刮板再制造工藝，是報廢舊刮板再利用的關鍵，也是項目的技術關鍵之一。

2.4.3 設備的研究

設備的研究只要是指刮板再制造設備的研究。

因項目所研究產品屬于新產品，所涉及到的設備沒有類似的可以借鑒，需要根據項目產品需求研制或改造新設備[8]。

2.4.4 技術路線

刮板斧頭切割方法研究→刮板斧頭更換方法→刮板斧頭焊接方法研究→耐磨合金粉末配方研究→刮板耐磨強化→強化再制造刮板。

通過再制造技術修復刮板是今后發展的趨勢，可有效延長刮板使用壽命，減少刮板消耗量，減少采購及檢修費用，并可使舊刮板得以重新利用，減少鋼鐵資源浪費[9]。對礦企節能增效，持續健康發展有這重要意義。

3 結語

本文論述了礦山機械設備再制造技術在刮板上的作用，實現廢舊刮板再制造利用，為企業降低生產成本。保障礦企的綜合效益。