刮板機導軌結構改造探討

◎ 甘濟升，馮帥輝，楊文勇

（中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司，廣東 東莞 523147）

中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司（以下簡稱新沙港直屬庫）地處珠江糧食流通走廊的重要物流節點，兼具“儲備、中轉、輪換和處理”四大功能[1]。作為當年全國18個機械化糧庫之一，新沙港直屬庫是中儲糧儲運有限公司在華南地區主要的糧食儲備中轉港口庫，北糧南運的南方中轉站[2]。

新沙港直屬庫現有倉容58萬t，其中立筒倉倉容11萬t，主要進行大豆、玉米、小麥的中轉流通。立筒倉糧食出倉采用流程裝車的方式，提升后的糧食通過TQSS63刮板機輸送至裝車緩沖倉。

1 設備結構及工作原理

1.1 設備結構

TQSS63型號刮板機，于1998年5月投入使用，設計產量500 t·h-1。TQSS63刮板機原有上下兩層導軌，導軌結構如圖1所示，主要由8 mm厚65錳耐磨鋼板、6 mm厚Q235鋼板、8 mm厚高分子材料板重疊組成，用沉頭螺絲固定在支架和底板上。高分子材料板主要是用于防止鏈條刮板和底板在運行過程中發生直接金屬摩擦產生更大的噪聲[3]。

圖1 舊導軌結構圖

1.2 工作原理

刮板和鏈條承載于導軌上，刮板與高分子材料板材接觸，鏈條與65錳耐磨鋼板接觸。糧食輸送過程中，刮板鏈條受到機頭傳動裝置的牽引，克服糧食、刮板、鏈條、高分子材料板、65錳耐磨鋼板和糧食自身的重力，使糧食形成連續的料流向前移動[4]。

2 存在的問題

近年來新沙港直屬庫中轉作業量增加，如圖2所示。TQSS63刮板機使用頻率高、作業時間長，維修維護任務重。作業過程中，因為材質因素，高分子材料板材磨損較快，造成重力主要集中在鏈條和65錳耐磨鋼板的接觸面上，進而導致兩者之間的摩擦力增大。當磨損深度超過5 mm后，固定導軌的沉頭螺絲頭就會被完全磨損，沉頭螺絲發生脫落，如圖3所示。在長期的工作振動中，導軌逐漸出現松動或局部突起，極易被刮板鏈條卷帶到機頭，纏繞住刮板機頭輪，造成過載停機。

圖2 新沙港直屬庫中轉作業量圖

圖3 沉頭螺絲脫落、導軌卷斷圖

3 改造的方法

導軌結構改造后如圖4所示。用NM400耐磨鋼制成兩條16 mm×16 mm的耐磨方鋼，兩條方鋼之間通過4 mm厚間距相等的上鋼板和下鋼板焊接固定，三者組成的鋼支架代替原有的65錳耐磨鋼板和Q235鋼板。其中上鋼板距離方鋼頂面4 mm，下導軌與方鋼底面同處一個水平面。用10 mm厚超高分子量聚乙烯板代替原有8 mm厚的高分子材料板。將固定導軌鋼支架的M8×30沉頭螺絲固定在下鋼板上，藏在兩條方鋼之間。改動后的實物如圖5所示。

圖4 新導軌結構圖

圖5 更新改造后的導軌圖

4 取得的成果

4.1 結構優化

結構設計更加合理。10 mm厚超高分子量聚乙烯板相比8 mm厚高分子材料板，厚度增加1.25倍；結構優化后，NM400耐磨方鋼可供磨損厚度為16 mm，相比65錳耐磨鋼板增加3.20倍。固定導軌的上鋼板距離導軌與鏈條摩擦接觸面留有4 mm的余量，當這4 mm的余量磨損之后，才會磨損到第一層固定部位。起最終防護的沉頭螺絲位于下鋼板位置，螺絲頭面距離摩擦接觸面12 mm，超高分子量聚乙烯板完全磨損后，沉頭螺絲仍能起到固定連接的作用，從而有效防止導軌松動而脫落，延長設備使用壽命。

4.2 耐磨性能提高

超高分子量聚乙烯板的分子量在400萬以上[5]，其沙漿磨損指數僅是高分子材料板的1/10，沙漿磨損指數越低，其耐磨性能越高，使用超高分子量聚乙烯板的耐磨性增加10倍[6]。硬度值是衡量材料耐磨性的重要指標之一[7]。NM400耐磨鋼表面硬度達到360～450 HB，是65錳耐磨鋼板的1.55倍[8]。

在導軌結構中，沙漿磨損指數對耐磨性的影響因子為0.29，硬度對耐磨性的影響因子為0.47，其他影響因素對耐磨性的影響因子為0.24。由厚度增加倍數和耐磨性提高倍數的乘積乘上各自影響因素的比例，求和之后得到更新改造后的導軌理論更換間隔時間相比之前延長6.19倍。

4.3 噪聲減小

在空載和滿載運行兩種條件下，利用噪聲檢測儀分別對改造前和改造后的刮板機機頭、機中、機尾進行3次檢測取平均值的方法，檢測其噪聲。空載噪聲監測結果如圖6所示，刮板機機中噪聲降低幅度最大，下降6.52%。滿載噪聲檢測如圖7所示，刮板機機中噪聲降低幅度最大，下降9.39%。更換導軌之后，刮板機機中位置，刮板鏈條運行更加平穩，因此噪聲降低最大；而刮板機機頭裝有驅動電機，會對噪聲監測產生影響，更換導軌對其噪聲降低幅度最小。

圖6 空載噪聲檢測圖

圖7 滿載噪聲檢測圖

5 結語

刮板輸送機是一種在煤炭、礦山、糧油等行業應用廣泛的散料輸送設備。隨著各行業的不斷發展，輸送設備不斷向高端發展，在產品質量要求和設備維護標準不斷提高的背景下，既環保又拆裝方便且能夠延長使用壽命的結構設計，必將成為刮板輸送機設計和使用要求的主要考慮因素。