滚子链在浅槽分选机中的应用分析

2018-10-23张建丽

机械管理开发 2018年10期

张建丽

（阳泉煤业（集团）股份有限公司新景矿洗煤厂，山西阳泉 045000）

引言

浅槽分选机可以一次性对原煤进行大量的处理，分选效率高，以新景浅槽分选机为例，每小时可以处理240～480 t的原煤，而且处理之后的煤炭含泥量较低，可以在一定程度上提升煤炭质量[1]。在实际应用中，浅槽分选机结构简单，机械故障率低，占地空间小，浅槽分选机以其众多优势，在煤炭分选中获得广泛的应用。

1 浅槽分选机的结构和工作原理

浅槽分选机是煤炭分选中主要运用的一种机械设备，浅槽分选机结构简单，主要由浅槽链、刮板、动力装置、各种槽体、水平水流系统、上升水流系统等几部分组成。浅槽分选机的工作原理为，通过电动泵将悬浮液泵至浅槽内部，同时浅槽底部在压力的作用下，水流会通过布流板向上涌动，这样的水流分布可以确保悬浮液保持均匀稳定的状态，同时使悬浮液中的介质不会在底部沉淀。浅槽上部，悬浮液在压力作用下，在浅槽内部定向流动，将处于悬浮液上层的介质，例如精煤，从入料口一直输送到出料口。浅槽分选机对原煤进行处理，主要是根据原煤中各种物质密度的不同对不同物质进行分离。待处理的煤炭经由入料口进入浅槽之中，在浅槽水流力的作用下，各种介质开始分离，密度较大的介质直接沉入悬浮液底部，密度较小的介质悬浮于悬浮液顶部，这样就使不同密度的介质实现了分离。处于悬浮液上层的物质，例如精煤，会随着水平运动的水流，进入溢流槽，进而进入脱水环节。在悬浮液底部的物质，例如矸石，会在浅槽链和刮板的作用下，从悬浮液带出，进而进入脱水环节[2]。

2 浅槽链的结构分析

浅槽链是滚子链的一种类型，浅槽链是由众多链节组合在一起制成，各个链节之间由铰链副进行连接，众多部件共同组成了一个挠性传动机构。

浅槽链结构如图1所示，由于在使用过程中，浅槽链的工作环境比较恶劣，为了防止各种粉尘和悬浮物质进入滚子与套筒之间的间隙，从而加速滚子链的磨损，在浅槽链中，把滚子结构去除，利用销轴进行连接，避免了滚子链的磨损。除此之外，在浅槽链的结构设计中，为了方便刮板的安装，在浅槽链的两侧加装了长销轴和锁紧螺母。

图1 浅槽链结构示意图

在浅槽链的运动过程中，根据机械运动原理，整个浅槽链可以分为两个机构，传载机构和链接机构，传载机构主要由内链板和外链板组成，其主要作用是使载荷在相邻链节之间进行有效的传递，从而提供持续的动力保障。链接机构主要有套筒和销轴两部分组成，销轴在套筒中可以自由的转动，链接机构的主要目的在于在浅槽链与齿轮接触的过程中，相邻的啮入链节与啮出链节之间能够自由的转动，从而使浅槽链和齿轮能够有效的进行啮合[3]。

3 浅槽链运行状况分析

从浅槽分选机的结构中，我们可以发现，正是在浅槽链和刮板的作用下将重密度介质从浅槽底部带至槽体之外，在整个浅槽链的循环运动过程中，运行环境十分恶劣，一半以上的时间是在悬浮液中运动。在浅槽链工作的过程中，一旦浅槽链发生断裂或者跳链的情况，就需要排空浅槽内的各种物质，来对浅槽链进行维修，而排空浅槽过程的工作量十分繁重，浅槽里面不仅仅存在悬浮液，各种煤炭物质，矸石都需要一一排空。以新景浅槽分选机为例，浅槽部分的长度为8.7 m，宽度为1.6 m，整个浅槽的高度在2 m之上，清理工作量极大。

3.1 浅槽链的蠕变跳链

在之前对浅槽链工作原理的介绍中，可以知道浅槽链的运行环境非常恶劣，浅槽链与动力齿轮之间以一种多边形的形状进行啮合，在啮合过程中，由于链节是刚性部件，会产生不均匀的振动同时冲击载荷也会伴随产生。在动力齿轮的轮齿与浅槽链啮合的过程中，浅槽链的套筒和轮齿之间便会发生碰撞，在撞击的过程中，与套筒进行连接的内链板和外链板也会受到冲击，在长时间的冲击作用下，浅槽链的套筒和链板便会产生严重的变形。在日常机械零部件更换过程中，如果发现浅槽链的节距和动力齿轮的节距不匹配，这个时候就需要对浅槽链或者动力齿轮进行更换，使两者之间处于正常啮合状态。如果两者之间处于非正常的啮合状态，就会加重动力齿轮与浅槽链之间的冲击，减少机械使用寿命。

除了冲击作用造成塑性变形之外，销轴与套筒之间的磨损也会造成浅槽链零部件的变形。在套筒的约束下，销轴与套筒之间产生摩擦作用，对销轴的外表面和套筒的内表面均会形成磨损，随着磨损程度的加深，浅槽链之间的节距会不断加长，使之不能与动力齿轮实现正常的啮合。因此在浅槽链的设计过程中，套筒直径不会改变，在满足销轴的使用刚度和强度的前提下，应尽可能的减小销轴的直径，减少销轴与套筒之间的摩擦作用。

浅槽链蠕变如图2所示，之前介绍的两个浅槽链的蠕变过程，最终的结果均是导致浅槽链之间的节距变长，使得浅槽链与动力齿轮之间不能正常的啮合。在链节不断加长的过程中，浅槽链在与齿轮啮合的过程中，垂直度超出一定范围，便会出现跳链。

在浅槽链节增长的过程中，链节与齿轮之间的接触面会出现缝隙，浅槽中的悬浮物质以及一些碎石块会进入到这个缝隙里面，在张紧链的作用下，这部分碎石会直接被压碎，如果链条的张紧度不够，碎石便会存在于链条与齿轮之间的啮合部位，从而出现跳齿现象，而大范围的跳齿现象导致的跳链现象便会造成严重的生产事故。

图2 蠕变示意图

3.2 浅槽链断裂

在浅槽链工作的过程中，除了塑性变形之外，浅槽链的疲劳断裂也是浅槽链的主要故障原因。产生链条疲劳断裂的原因主要有两个，其一，在浅槽链生产的过程中，会对链板进行各种冲压，打孔处理等，这样工艺过程就会在链板的某一部分形成应力集中，在应力集中处容易形成疲劳断裂。其二，容易产生疲劳断裂的主要因素是浅槽链与齿轮之间的冲击造成的疲劳断裂。由浅槽与齿轮之间的运动原理可知，随着链条节距的不断变长，齿轮与套筒之间的撞击程度会不断加重，运动的过程中，重复不间断的冲击之下，链条链板便会出现疲劳裂纹，长时间的冲击，直接造成链条断裂。