煤礦刮板輸送機斷鏈故障原因分析

李龍剛

摘 要：刮板輸送機由于承壓能力強且能夠適應(yīng)彎曲和井下起伏的地面，在煤礦井下開采和運輸?shù)倪^程中廣泛使用。但是鏈條由于其工作方式和材質(zhì)所限，還是存在一定的薄弱性，因此有必要針對其發(fā)生故障的原因、預防維護以及故障處理等方面進行研究。本研究介紹了刮板輸送機的工作原理及煤礦產(chǎn)業(yè)廣泛使用它的原因，詳盡分析了導致鏈條發(fā)生斷鏈等故障的原因：各類壓力失調(diào)事故、摩擦力影響、鏈條不匹配以及鏈環(huán)不達標等。最后再結(jié)合實際情況提出提前預防和事后處理的策略。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機；斷鏈；原因

前言：煤礦刮板輸送機的安全穩(wěn)定運行不僅僅是為了保障其壽命，減小物資損耗和成本開支，更重要的是為了能更有效率、更有質(zhì)量地完成作業(yè)任務(wù)。而保證其良好運行的前提就是要了解刮板輸送機的工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢。針對輸送結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)——鏈條，分析其特點，對其承重、承壓、承彎以及承受摩擦力等特性逐一分析計算并制訂維護措施。

1.刮板輸送機工作原理及其優(yōu)點

1.1刮板輸送機工作原理

刮板輸送機傳動系統(tǒng)的主要組成部分有機械驅(qū)動裝置、鏈條傳輸裝置、鏈輪傳動部分等，其中鏈條部分是傳輸任務(wù)完成的核心，一旦出現(xiàn)故障則會對生產(chǎn)任務(wù)較大影響。刮板輸送機將刮板連接在鏈條上，然后啟動機械傳動裝置，使刮板鏈條在持續(xù)轉(zhuǎn)動的鏈輪的牽引下循環(huán)運行。刮板鏈帶動放在其承重槽中的貨物順著運輸方向移動，直到在機頭處由自動卸載，完成整體的輸送任務(wù)。

1.2煤礦產(chǎn)業(yè)選擇刮板輸送機的原因

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國的傳統(tǒng)重工業(yè)，是國家經(jīng)濟命脈中不可或缺的一份子，刮板輸送機憑借其優(yōu)勢，在煤礦行業(yè)中受到青睞和廣泛使用。煤礦刮板輸送機的優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾個方面：整體用鋼材或超高分子新材料制作，外殼堅固、架構(gòu)牢靠，能承受煤炭等化工原料的重量以及較大程度的外部壓力；不僅能夠水平運輸，還可進行向上25°到向下50°的傾斜運輸；面對凹凸不平的采煤現(xiàn)場，它能承受較大摩擦力的持續(xù)損害；其中新型刮板輸送機還能承受垂直和水平方向的彎曲力；傳送結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，能適應(yīng)不同煤量工作面運輸?shù)取?/p>

2. 造成鏈條故障的幾種原因

2.1 各類由于壓力調(diào)控失誤產(chǎn)生的故障

鏈條由于其所處位置和材質(zhì)限制，存在一定的脆弱性和易損毀性，而各類壓力事故就是造成其損毀的因數(shù)之一。在經(jīng)過斷層作業(yè)面時，作業(yè)面頂部巖石可能會發(fā)生垮塌事故，包括石塊或機械工具等掉落誘發(fā)壓溜故障。非正常的壓力使刮板輸送機鏈條由于承重過大，原有傳動力不足以支撐其按原有速度運轉(zhuǎn)，導致傳動不同步，從而撕裂鏈條。很多時候，施工管理方由于貪圖節(jié)約成本而沒有將設(shè)備一次性更新到位，比如對稱位置的鏈條有一條損壞的時候，管理人員只將損毀的鏈條進行更換，這樣混合使用新舊鏈條，會讓它們自身承重、摩擦力、長短等各方面差異和矛盾不斷疊加、累積并最終造成斷鏈。在礦井的出口處通常會加裝橋式裝載機，如果其與刮板輸送機機頭銜接不當，使高度差大于500mm，過大的阻力及壓力就可能損壞鏈條。

2.2鏈條及刮板磨損產(chǎn)生故障

煤礦作業(yè)現(xiàn)場一般工作環(huán)境較差、地表不平，這會對鏈條、鏈輪有較大的摩擦力。一般當刮板厚度方向的磨損度超過15mm時會導致刮板鏈條崩得過緊，現(xiàn)場的碎石等雜物通過縫隙進入鏈條和運行槽體中板之間導致飄鏈。如此一來，鏈條上的部分貨物無法及時送達卸貨處，同時工作阻力隨之加大，最終造成鏈條斷裂。另外，不平的工作面還可能造成刮板輸送機不正常彎曲，進而在水平或垂直方向上增大了鏈條的磨損，兩條鏈條承受了不平衡的工作壓力，導致單鏈斷裂，事態(tài)嚴重或是故障處理不及時的時候就有可能進一步造成雙鏈斷裂。

2.3撥鏈器及鏈條鏈環(huán)不匹配、不達標

與鏈條銜接的鏈環(huán)以及刮板輸送機其他部位的圓環(huán)都在大小、材質(zhì)、承重等方面有一定的標準。比如鏈環(huán)在設(shè)計中至少要能承受刮板所能承受的10倍以上拉力，才能滿足安全系統(tǒng)的要求，避免斷鏈等故障的發(fā)生。裝設(shè)在傳動結(jié)構(gòu)中的撥鏈器顧名思義是將正常運轉(zhuǎn)中的煤礦刮板機的鏈條挑起，使其與鏈輪相分離。由于撥鏈器長時間同鏈輪、鏈條接觸，也屬于易損零部件。一旦其出現(xiàn)磨損等故障，鏈條就容易卡死，鏈條槽中的雜物得不到及時清理，導致鏈條從最初的跳鏈、滑鏈惡化為最終的斷鏈。

3.產(chǎn)生斷鏈故障前后的預防和處理

3.1斷鏈保護裝置的利用

新型的斷鏈保護裝置是集電氣控制部分、信號采集部分、機械制動及控制部分為一體的保護控制裝置，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1。傳輸鏈條上方的接近開關(guān)與信號采集和處理裝置相連接，當鏈條移動經(jīng)過開關(guān)時，兩個開關(guān)會分別采得一個信號，對其分析并處理如下：可通過比較兩個信號的強度是否有較大差異來分析判斷出兩側(cè)刮板是否平行以及是否有飄鏈、跳鏈的故障現(xiàn)象；通過計算接收到的兩個信號的間隔時差判斷傳送機的運作速度是否達標，要是存在明顯延時則說明鏈條可能正承受某種故障帶來的非正常壓力，要及時停止輸送機，防止斷鏈故障的發(fā)生。新型的斷鏈保護裝置還采用了脈沖分析新技術(shù)，將脈沖個數(shù)和強度轉(zhuǎn)化為信息信號，并將信號采集控制裝置同報警、停機制動裝置相銜接，以便及時向維修人員通報故障信息。只有各個環(huán)節(jié)都經(jīng)過精密的計算和安排，才能保證刮板輸送機在煤礦現(xiàn)場工作中長期穩(wěn)定運行。

3.2松鏈和預緊力的產(chǎn)生和調(diào)控

預緊力是機械行業(yè)的一個常見術(shù)語，在煤礦刮板輸送機中指鏈條在受到工作負荷之前，依據(jù)可靠性和緊密性的標準，對受到的連接力進行限制。如果預緊力太大會加重鏈條承重負擔和磨損程度；反之會導致鏈條滑移，與鏈輪間出現(xiàn)縫隙或直接將鏈條松弛部分卷入鏈槽，就會加速鏈條的撕裂或損毀。針對每個現(xiàn)場作業(yè)的煤礦刮板輸送機，調(diào)控人員都要預先通過工作面的情況：作業(yè)面高度、傾斜角度、輸送距離、煤塊含量等因素來設(shè)置預緊力的數(shù)值范圍。在工作時則要即時注意鏈條預緊力的維護，一旦監(jiān)測到所處煤層含有較大比例的石塊雜質(zhì)或煤塊硬度偏大時應(yīng)當及時增大鏈條預緊力，一般不低于正常情況下的50%。這主要是為了避免讓石塊意外進入到縫隙中并在進入之后還能保證輸送機的穩(wěn)定性。另外，由于鏈條的彈性有限，在調(diào)整鏈條松緊的時候一旦程度過大或是調(diào)整頻率太快，還可能導致松鏈或是撕裂的情況。平日除了要定時進行維護和性能測試，還要注意在輸送機滿載運行時機尾保留一定的油缸剩余行程、在空載運行時排空輸送槽內(nèi)的煤塊并保證機尾張緊液壓缸活塞桿呈伸出狀態(tài)。

3.3定期對刮板鏈進行檢查和測試

應(yīng)定期對刮板輸送機進行檢測和維修的項目包括：對傳輸結(jié)構(gòu)中的刮板、鏈條、鏈環(huán)等組成部分進行仔細檢查；緊固件作為連接環(huán)節(jié)的重要元件，也不能夠被忽視。一般利用測量緊固件的力矩來反映緊固件工作性能，不過即使力矩達標，緊固件上如果存在裂縫或明顯劃痕也要為了確保萬無一失而及時更換器件；鏈條局部和全長的磨損率都要滿足要求，一方面要將全長磨損程度控制在5%以下，另一方面還要隨機選擇幾個鏈條位置進行抽驗。一旦超過磨損率，切不可貪圖小利，要及時更換新的鏈條，以免鏈條損毀造成工期拖延和更大經(jīng)濟損失；對稱位置的鏈環(huán)、鏈條以及頂鏈與底鏈都需要在大小、材質(zhì)、新舊程度等多個方面保持一致，最大程度避免飄鏈、斷鏈的發(fā)生。一旦有一條鏈條發(fā)生磨損，要將對稱位置的鏈條一起予以更換；另外，與鏈條相接觸的槽體、傳動機構(gòu)等也都要包含在檢查范圍內(nèi)。

4.結(jié)論

機械的保養(yǎng)和維修需要結(jié)合實際情況不斷更新完善，以適應(yīng)新的作業(yè)環(huán)境和質(zhì)量要求。煤礦刮板輸送機的工作環(huán)境惡劣，鏈條本身又是易損壞的結(jié)構(gòu)，要想保證其壽命和工作穩(wěn)定性，必須不斷加強維修項目的全面性和標準的嚴格性。在斷鏈故障發(fā)生前，應(yīng)采用斷鏈保護裝置，根據(jù)信號分析原理進行監(jiān)測；在故障發(fā)生后要及時調(diào)整松緊力、更換鏈條、鏈環(huán)。另外，檢修的過程一定要有持續(xù)性和專業(yè)性，保證刮板輸送機的穩(wěn)定運行就是確保煤礦作業(yè)順利、安全完成的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]崔文亮.斷鏈掉鏈保護裝置在煤礦刮板輸送機中的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā)，2018，33（06）：127-128+162.