礦井刮板輸送機刮板磨損分析及耐磨改進研究

史曉宇

（汾西礦業設備修造廠，山西 介休 032000）

引言

刮板輸送機是礦井采掘作業面上常用的運輸設備，受到運輸的煤、矸石等物料影響，刮板輸送機刮板磨損嚴重[1-3]。刮板磨損故障帶來的影響主要體現在：刮板異常磨損時，刮板鏈運行阻力、電動機負載增加，嚴重時甚至會出現電動機損壞問題；刮板槽、刮板表層防磨層變薄，溜槽銹蝕、磨損嚴重；刮板受力不均衡，嚴重時出現刮板鏈斷裂問題[4-5]。刮板異常磨損不僅會降低設備工作效率，而且會帶來一定的安全風險。為此，本文以山西某礦3602綜采工作面使用的型號SGZ-900/1050刮板輸送機為工程實例，對刮板磨損原因進行分析，并針對性提出耐磨改進措施。

1 工程概況

某礦3602綜采工作面回采的6號煤，煤層厚度為3.8 m，賦存穩定，頂底板巖層巖性以砂巖、泥巖為主。綜采面采煤機型號為MG-500/1140-GWD，液壓支架型號為ZY8000/25/50，刮板輸送機型號為SGZ-900/1050。在工作面正常回采過程中，刮板磨損嚴重是影響刮板輸送機正常運行的主要故障類型。

2 刮板輸送機結構及刮板磨損分析

2.1 刮板輸送機結構

3602工作面所使用的SGZ-900/1050刮板輸送機主要由機頭、機尾、中間部及附屬設備等構成。機頭用以提供動力，主要零部件有電機、機頭架、聯軸器、減速器以及鏈輪等；機尾起到張緊刮板鏈以及確保刮板鏈正常返回的作用，包括導向裝置、機尾架等；中間部主要起到運輸物料的作用，主要結構為刮板鏈條、中部槽、刮板以及過渡槽等；附屬設備可對刮板輸送機運行姿態進行調整，主要結構為緊鏈裝置、千斤頂等。在綜采面布置的刮板輸送機長度為246 m，具體技術參數如表1所示。

表1 技術參數

2.2 刮板磨損分析

由于刮板輸送機長時間在復雜、惡劣、高負載環境下運行，使得刮板輸送機中鏈輪、轉動部、鏈條等長期處于高負載工作狀態。通過對3602工作面內布置的刮板輸送機進行現場檢測發現，刮板輸送機零部件失效原因有疲勞失效、磨損失效等，其中，疲勞失效主要發生于鏈輪、中部槽處，磨損失效主要發生于鏈輪、鏈齒、刮板鏈以及中部槽等位置。

在刮板輸送機正常運行期間，因刮板與槽底、兩側均存在一定縫隙，中間會被煤炭、矸石充填，從而導致槽底、兩側位置磨損嚴重；綜采面煤壁或者頂板掉落煤、矸石等也會在一定程度上損傷刮板，導致磨損量增加；因清理難度較高，在槽底位置會造成煤、矸石等的堆積，刮板在運行時易與其產生摩擦，從而使得磨損加劇。

3 耐磨改進研究

為了降低刮板輸送機在使用過程中的磨損量、局部變形量等，提出通過改進刮板輸送機結構來增加刮板耐磨性的方法。

3.1 增加布置滾動裝置

采面布置的刮板輸送機溜槽與刮板間無滾筒裝置，從而使得溜槽、刮板等設備間的異常摩擦現象嚴重。為了降低因摩擦導致的磨損量，在溜槽、刮板間增設滾筒裝置。轉彎位置處的刮板與槽幫間的摩擦較為嚴重，在刮板上增加布置滾動裝置后，將原有的滑動運行改為滾筒運行，摩擦系數減小了50%以上。通過減小摩擦數，達到了降低刮板運行時需要的能耗及磨損量的目的。

3.2 增加布置緩沖裝置

在采面正常生產期間，頂板落矸以及煤壁落煤等均會導致刮板、溜槽等出現變形，從而增加磨損量。刮板輸送機長時間在此環境中運行，勢必導致刮板磨損量增加。為降低落煤、落矸等對刮板沖擊影響，決定在刮板底部、兩側位置增加緩沖裝置。緩沖裝置主要包括主體、滾珠、托架、外部及內部彈簧等，具體結構如圖1所示。

圖1 緩沖裝置結構

將滾珠布置在刮板底部及兩側位置，將刮板與槽底、兩側由原有的滾動摩擦變成滑動摩擦。滾珠托架用以支撐滾珠并分割彈簧及滾珠，為了減少滾珠磨損，在滾珠托架內部涂抹潤滑油脂。彈簧的主要作用是對滾珠進行支撐，以確保滾珠與溜槽、兩側等均可緊密貼合。緩沖結構主要對內部彈簧進行支撐，以約束滾珠運行。外部彈簧起到吸收沖擊力作用，使得溜槽與滾珠緊密貼合。

3.3 增加布置清掃裝置

刮板輸送機經過長時間運行后，刮板底部會堆積有煤、矸石等，從而導致刮板磨損嚴重。為此，在刮板輸送機機尾處增加布置清掃裝置，對堆積的煤、矸石等進行清掃，從而減少堆積量及設備磨損。此外，所采用的清掃裝置由高強度錳鋼制作而成，抗沖擊性及耐磨性較強。為提高清掃裝置的使用效率，使用腰型孔作為清掃裝置的固定螺栓孔，若清掃裝置下部受到磨損時，可通過調節螺栓孔將清掃裝置下移，從而實現對底部煤、矸石等的高效清理。

4 改進效果分析

通過對刮板輸送機結構進行改造，并增加一些安全輔助設備后，刮板輸送機所受的磨損、外力沖擊影響以及作業人員的勞動強度等均得到有效改善。在刮板輸送機上增加布置滾珠，有效降低了刮板、槽底以及兩側磨損，降低了刮板輸送機工作負載以及能耗；使用緩沖裝置后，落煤及落矸等對刮板輸送機沖擊影響明顯減小；使用清掃裝置后，可及時對槽底堆積的煤、矸石等進行清掃，降低了勞動強度。

于2020年8月完成了對3602工作面內所使用的刮板輸送機的耐磨處理工作，并對耐磨處理后的刮板磨損情況進行監測分析。截至2020年12月，對刮板輸送機進行改造后，刮板負載較改造前降低約50%，期間共更換12根刮板，改造前刮板輸送機工作4個月時需要更換的刮板數量就高達36根以上。因此，通過對刮板輸送機進行改造，有效降低了刮板磨損量，取得了較好的應用效果。