矿用刮板链轮性能研究

李燕亭

摘 要：在煤矿行业中，刮板运输机有着广泛的应用，链轮是其中重要的一个部件。现在，大部分矿用链轮都需要进口，尤其是大功率、长运距的。为了缩小链轮制造技术与国外的差异，提高国产链轮的性能，本文就重型刮板运输机的工作原理和性能进行研究。

关键词：刮板链轮;性能分析;磨损

1 绪论

目前来看，矿用刮板输送机所需要的链轮市场需求十分大，由于机器运行过程中链轮的磨损问题一直得不到解决，所以使用寿命低下，为了提高经济效益，降低成本，解决链轮的磨损问题是关键。链轮设计、加工很大程度上决定了其耐用程度，通过研究链轮的结构、材料、以及加工工艺等，使其强度、硬度以及耐磨性有所提高，从而实现使用寿命的提高。由于煤矿特殊的工作环境，矿用刮板输送机各部件长时间高强度工作，设备更换不仅耗时耗力，而且非常困难。所以，加快对于链轮性能的研究存在非常必要的意义。

2 工作原理与基本组成

刮板输送机的工作原理是，采煤机将煤采落，通过挂板输送机运送至转载机，再由转载机输送到皮带输送机，最终将煤运送至井外。整个采煤作业过程，首先启动刮板输送机的传动系统，通过减速器，将动力传送给机头和机尾的链轮上，带动其进行转动。刮板链通过齿轮跟随着链轮作循环运动，沿着溜槽将货物运送到机头，最后进行卸载。期间，刮板输送机和液压支架、采煤机等设备互相协作，完成这一整套作业。刮板输送机主要组成部分有，机头、机尾、传动系统以及中间部分。机头部分由机头架、链轮组件、传动装置、盲轴、拨链器和护轴板等組成。机尾的组成与机头相似，部分主要结构零部件完全相同，传动装置主要提供动力，与中间部分用来传送物料。刮板输送机组成示意图如下图所示。

刮板输送机组成示意图

3 链轮的失效形式

链轮在传送的过程中承载了很高的转矩，还会受到冲击荷载的作用。所以，在链窝内侧与圆环链接触部位的端面，受到的冲击很大，伴随振动，磨损情况很严重，所以，链轮最常发生的失效形式有以下几种：

（1）链轮链窝磨损。润滑是机械产品工作中的重要一个环节，如果润滑做的不到位，刮板输送机工作时，由于荷载的作用，链轮和链环会产生变形，两者变形程度有所不同，不能协调变形，所以会产生间隙。当受到交变冲击荷载作用时，链窝受到磨损，会持续增大间隙，同时，间隙的增大会导致冲击荷载的增大，使链轮磨损更严重，由此循环，最后会导致刮板输送机不能运行，从而影响了整体的寿命。

（2）链轮轮齿磨损。链窝的磨损是导致链轮失效的主要问题之一。起初，链窝与链环之间几乎没有间隙，整个机械系统运行也很顺利，随着磨损的影响，链窝的尺寸发生改变，相邻两个链窝之间的距离缩小，直到链窝被磨平，链轮轮齿会被磨损。此时，链窝和链环的尺寸发生了变化，不能相互匹配，之后卡链、跳链、咬链等突发状况会相继出现，最终导致生产效率的下降，甚至危及生产安全。

4 链轮磨损的原因

根据装置整体运行情况进行分析，链轮磨损失效的主要原因有以下几种：

（1）工况环境的影响。链轮在刮板输送机运行过程中扮演着非常重要的角色，链轮不仅承受着静力荷载的作用，还需要承受动力荷载的作用，静力荷载会产生变形破坏，而动力荷载长时间的作用下，会引起疲劳破坏，除此之外，冲击荷载的影响也不可忽略，冲击荷载会引起链轮裂纹的产生。在煤矿这么复杂的工作条件下，腐蚀性气体、液体、粉尘等，都有可能对链轮产生影响，从而导致链轮破坏。

（2）链条接触的影响。链轮需要长时间在很高的荷载下进行工作，链窝和链环间接的承受着这些荷载，在其啮合处会产生应力集中，容易导致磨损、压溃等现象的产生。

（3）材质的影响。链轮是刮板输送机重要的部件之一，是其主要的传动部件，需要长时间承载巨大的荷载，所以其材料需要达到高强度、高韧性的要求。如果材料达不到要求，链轮肯定不能满足高强度的工况，不仅会磨损，还会发生事故。对链轮材料进行处理后，如果只是强度提高、韧性并没有提高的情况下，齿轮很容易断裂。所以，材料的性能好坏决定着链轮的使用，保证其耐磨性达标。

5 性能要求

对于一款合格的链轮，需要了解其工作原理，工况以及对其失效情况进行分析，由于材料对其的影响非常之大，优质的材料以及良好的加工工艺，使链轮达到完好的性能。

（1）良好的硬度。调质处理对链轮整体很重要，调质后的硬度应达到 HB260至300，链轮和齿形表面应进行淬火处理，淬火硬度应达到HRC50至HRC55。

（2）良好的韧性。链轮的使用寿命受材料韧性的影响非常之大，一款材料韧性好的链轮，可以减小链轮发生脆性断裂的可能性，也可以减小由于断裂机制引起的材料去除，链轮的工作环境非常恶劣，长期在高荷载作用下，产生疲劳破坏的可能性很大，通过提高其塑性和韧性有助于减小产生裂纹的可能性。

（3）优良的淬透性。链轮优良的淬透性能的提高有助于其获得马氏体的能力，有助于提高淬火组织的均匀性。

（4）较高的耐磨性。链轮和圆环链之间是接触的，接触就会产生磨损，一旦磨损严重，就会影响其运行，所以提高其耐磨性有助于提高其寿命。

6 结语

本文主要通过对刮板输送机的原理进行阐述，结合其特殊的煤矿工作环境，分析其失效的形式，以及需要满足的基本要求，最后为链轮的材料性能提出了理论需求。

参考文献：

[1]董刚，张九渊.固体粒子冲蚀磨损研究进展[J].材料科学与工程学报，2003，（2）：307-312.

[2]李国平，冀贵，禹芝根.刮板输送机成套设备综合监控系统研究[J].煤矿机械，2010，31（11）：134-135.