刮板输送机被应用于煤矿井下物料输送已有多年的历史,输送槽是其主要的构件之一,对于整部输送机来说是重中之重,但从目前了解的情况看,其在工作过程中磨损及消耗的原因在一些文献中虽有论述,但从多年的工作实践与研究看,还有一些未被注意到的细节,这些细节对输送槽的磨损起到了推波助澜的作用。本着求同存异、进一步探查并解释相应现象的目的,本文较深入地对其磨损机理进行了阐述,以期为相关构件在设计、制造、使用方面提供 依据。
1 输送槽磨损现象
当刮板输送机在进行物料输送时,不仅刮板、链条本身在驱动力的带动下在溜槽链道内进行移动,而且还要在运动的过程中与物料一起转移,既然有运动幅之间的相互运动,那么磨损就避免不了,从实际情况看,刮板对中板及槽帮或立板、物料对中板及槽帮或立板的磨损作用是最显著的,其相互作用的结果也在输送槽的相关表面留下了明显的痕迹,因此为探求问题的根源提供了线索,如图1所示。
在物料转移的过程中,链条对中板、链条对底板、刮板对底板都在参与运输物料的同时对中板及其输送槽的其他部分有着相互的作用,比如,为了能够把散落在中板表面的物料刮走就需要刮板与中板在接触的情况下运动,为了将物料刮干净就必须对刮板施加一定的正压力,该压力大多是由刮板链的自身重量及其上部的物料压力来提供,在特殊情况下是由输送槽的上沿限制了刮板的上行而反作用在中板上的。虽然常规输送槽结构下的底板没有大量的物料需要输送,但是其回链、少量的回煤同样会对底板的上表面造成磨损;由于刮板输送机在煤矿井下使用的特殊性且为了满足截煤工艺的需要,输送槽的整体移动还会对底板的下表面造成磨损 。实际上,输送槽的磨损主要体现在中板、底板、槽帮的磨损上,其他方面的磨损 ,如联接座 、铲板的磨损,并没有隐含太深的秘密,也容易理解,因此本文不再赘述。
(1)输送槽中板、底板的磨损现象从磨损输送槽的实物来看,对于中板、底板的磨损,其磨损深度最大处,对于中单链、中双链、边双链的刮板输送机来说,都位于链道的垂直下方,其深度沿槽宽的方向逐步变浅,数量与链条的数量一致,其深度在槽长方向上基本一致;槽体中心处的磨损,其深度沿槽宽的方向逐步变浅,左右对称;磨损面积最大处发生在中板上表面,其深度沿槽宽中心向槽帮方向逐步延伸,在槽长方向上基本一致。
(2)输送槽槽帮或立板的磨损现象输送槽槽帮或立板的磨损主要体现在两侧槽帮或立板磨损的深度沿高度方向上逐步减小,在输送槽来料端面磨损最大。
2 根据磨损现象揭示磨损的机理
经过对输送槽磨损部位的研究,了解到输送槽哪个地方磨损的比较多、哪个地方磨损的比较快、哪个地方磨损的面积比较大等方面的现象,这为后续的分析奠定了基础,根据这些具体的现象逐一展开分析,研究这些现象是如何发生的。
(1)输送槽中板、底板磨损的原因分析
从实际的磨损情况及结合磨损的通用经验看,混合作用中的磨粒磨损对中板的磨损是中板磨损的重要影响因素,这里说的混合作用是指刮板在运行时会有一部分物料(煤 、沙粒等 )会被压在刮板及中板之间,或者是由于输送槽物料分布不均,槽中心的物料会多于槽其他部分,因此在载荷的作用下会有一些物料侵入到相对较软的材料上,该种情况会直接对接触的表面产生一定深度的材料破坏,久而久之,这种作用会直接造成中板的磨损加剧,这种现象 还只是输送机正常运行最普遍存在的现象之一 ,虽然输送机在运行时会有刮卡、落料冲击等随机现象发生,但这些现象从原理上说还是物料侵入。
中板链道下方磨损相比中板其他部分要深,从大量的观察分析看,是由于受刮板及链条的结构因素影响,导致物料对中板的局部压应力大于其他部位。对于大部分刮板来说,在制造时都是采用铸造或锻造工艺的,也有部分刮板是采用板料焊接而成,为了满足美观、脱模方便、减少应力、减少刮卡等方面的要求,在设计时通常会在刮板的外轮廓设计圆角或倒角,这些圆角或倒角在跟随刮板运行时会有一部分物料积聚在里面,如图2、图3 所示。 随着刮板运行距离的增大,该处积聚的物料密度会越来越大,硬度越来越高,且不容易脱落,还由于在刮板运行过程中受物料的作用刮板会后倾一定的角度致使该情况加剧,在多重作用下加剧了磨损。
类似的问题在链条的结构中也存在,由于圆环链的结构所致,也存在类似刮板中圆角或倒角的问题,在链条运行时,会有物料在链条的立环肩部下方积聚造成磨损,如图4所示。因此,造成了中板表面链道磨损相比其他中板表面磨损更严重的现象。
受常规刮板输送机结构的影响,底板的磨损相比中板的磨损来说会小很多,一方面是由于回链、回煤运输时对底板上表面的磨损,另一方面是由于底板下表面在输送槽随采煤工作面推移时与巷道底板的接触磨损。从底板磨损的总体情况看,磨损比较一 致,磨损的机理相对来说显而易见。
(2)输送槽槽帮或立板的磨损原因分析
槽帮或立板所出现的磨损,一方面是由于输送槽为了配合液压支架、采煤机完成采煤工作,输送机各组成输送槽强行被推向刮板链,在此过程中刮板的端部会和槽帮或立板直接接触而形成接触磨损,在接触时间、接触频次的作用下出现磨损;另一方面还由于刮板侧面圆角或倒角的存在对相关接触面的磨损,其原因同刮板对中板的磨损;还有一方面是由于物料对槽帮或立板的正压力作用长时间的积累造成,由于刮板输送机输送的物料通常都以散料为主, 由散料的特性还可以知道,随着物料高度的增加其底部对槽帮或立板的正压力就会增大,压力越大其磨损就越严重。
3 减少磨损 、 提高寿命的措施
(1)由上述的现象和原因分析可知,中板磨损主要是由刮板的圆角或倒角、链条的结构在运输物料的过程中对中板局部压力过大并在时间的积累过程中所致,因此,减少、减小刮板中不必要的圆角或倒角,避免局部压力过大是其最主要的解决办法;
(2)既然摩擦是不可避免的,在保证相关结构强度的条件下,应尽可能地降低相互接触面的摩擦阻力,最有效的办法就是选用摩擦因数低的材料,比如使用某些非金属材料;
(3)改变目前刮板及链条的结构,改善物料在输送槽内的分布,减小接触应力,使物料对中板的承载比较均匀,进而提高相关零件的寿命。
4 结语
经过对输送槽磨损现状的认真调查、分析,对输送槽磨损原因有了一定的认识了解,为减小、避免输送槽磨损提供了一定的解决办法,同时为今后设计、制造提供了依据。