矿用刮板输送机中部槽结构的磨损特征分析研究

刘桐

摘 要：刮板输送机在煤矿开采行业中具有无可替代的重要作用，其工作性能、使用寿命等直接影响出煤率，从而影响开采效率，在一定程度上决定煤矿企业的发展。本文针对煤矿开采生产过程中刮板输送机中部槽结构的磨损情况进行了深入分析，指出主要磨损来源，剖析对磨损状况影响较大的因素，并探究磨损机理，结合实际生产经验总结出了中部槽结构磨损的相关变化规律，并提出能够延长使用寿命、提升中部槽结构强度的有效措施。

关键词：矿用刮板输送机;中部槽结构;磨损特征;分析研究

引言：刮板输送机是我国煤矿资源开采过程中必不可少的重要设备，应用范围广、频率高、工作环境复杂，因此最容易产生磨损，其中以中部槽结构磨损最为严重，在实际生产中，常出现由于中部槽磨损腐蚀失效而导致跳链卡死、损害整台设备的现象，为煤炭企业带来了巨大的经济损失，大幅度提高生产成本，限制企业发展。为有效解决中部槽结构磨损问题，本文结合实际生产状况，详细分析了矿用刮板输送机中部槽结构的磨损特征，希望能够起到一定的帮助。

一、刮板输送机与中部槽结构综述

刮板输送机是我国煤矿中长壁工作广泛使用的运输设备，以刮板链作为牵引设备，能够在槽内高效运送散料，并作为采煤机的运行轨道，提高生产效率。刮板运输机正常且连续运转，才可保证生产过程的顺利进行，否则就会直接导致煤矿停产。其主要组分为机头、中部和机尾三个部分，其中中部主要由槽结构组成，中部槽是直接承载运输物料的部分，具有关键性的作用。在机器运行过程中，中部槽需要承受来自多方的作用力，如煤炭物料、鏈条、刮板等的摩擦，当摩擦损耗较为严重时，中部槽就无法发挥作用，致使设备出现故障，因此，中部槽是使用量与消耗量最大、最容易出现故障且严重影响生产的组分。

中部槽质量占据整台设备总质量的七成以上，刮板运输机在生产中出现的故障也大多是由于中部槽过渡磨损甚至断裂引发的，因此，其使用寿命直接影响整机寿命。该结构除却运送物料，还需承受采煤机运行负荷，推拉液压支架的应力，以及大块岩石和煤炭卡死时施加的作用力，工作环境较为恶劣，损坏形式也呈现多样化，除却严重磨损外，还时常发生槽体变形、连接件断裂等问题，因此，必须对中部槽质量进行提升。

二、矿用刮板输送机中部槽结构的磨损来源

1、磨料磨损

首先，当刮板链表面沿着中板缓慢运行时，其表面的凸起、二者中间的固体颗粒物等都会对中板产生一定程度的磨损，属于物料磨损，当链环和软环中板产生相对滑动时，在显微镜下可以观察到表面上许多微凸体相互接触、作用，其中包含大量磨料，如煤炭颗粒、金属颗粒、矸石等，以及其腐蚀产物，最主要的磨料则是煤炭与矸石中硬度较大的矿物质。经显微镜观察后，初步认定除却磨料磨损会造成中板产生切屑而剥落、逐渐损伤外，也可能存在犁沟导致的塑性变形，引发中部槽损伤;另外，链环和中板之间卡住的煤炭颗粒与矸石中的较硬矿物也会对中板产生一定的切剥作用，使其以切屑的形式损失。

2、疲劳剥落

三体磨损指的是磨粒夹在两个接触面之中，造成磨损，在三体磨损中，磨粒大约只有一成左右时间在产生滑动，从而损害表面，链环与中板之间的煤炭碎屑和矸石发生的相对运动就会产生三体磨损。磨粒会将金属挤到槽沟侧面与前面，而链环和磨粒每一次通过中板，都会积累一定的剪切应变，当其积累到一定程度时，就会导致中板产生较为明显的塑性变形。其遵循断裂准则，即满足准则时，就会摆脱断裂限制，从中板表面剥离，使得中板歪曲，且当磨损表层深度逐渐提升时，歪扭层硬度会逐渐减小。

3、黏着磨损

在显微镜下，刮板链和中板的基础是大量微凸体之间的接触，因此微凸体需要承担的应力较高，若超出承受极限，就容易发生塑性变形，增大实际接触面积。虽然链环与中板间存在一定的物质，如煤炭粉末和氧化膜，但界面的相对运动会破坏接触点的沾染膜，从而导致相互接触的微凸体发生冷焊现象，当链环继续运作时，链道接点就会断裂，并形成新接点，从而造成黏着磨损。

4、腐蚀磨损

煤矿当中包含复杂的化学物质，矿井的水中有一定量的溶氧、二氧化碳与容易分解且产生有害气体的四氧化硫离子。容易在摩擦过程中发生化学反应，对金属表面造成腐蚀，观察研究表明，金属表面腐蚀坑就是由于链条与中板之间通过腐蚀性物质造成的，若不及时处理，在同时存在腐蚀与摩擦的情况下，就会致使腐蚀的晶界裂纹片状剥落。

三、矿用刮板运输机中部槽结构的磨损影响因素与建议

1、磨料性质

实际生产经验表明，磨料性质是影响中部槽结构磨损程度的主要因素，由于我国国土面积巨大，不同矿区的矿石性质各异，诸如抗碎强度、含水量、含矸率等都大相径庭，因此所用刮板运输机的磨损情况也存在很大差异。经多次实验后得知，磨料颗粒越大，对中部槽结构产生的冲击与摩擦力就越大，因此磨损更为严重;磨料含水量则会通过改变物料粘度来间接作用于摩擦系数;矸石中含有大量硬度较高的矿石，因此物料含矸率越高，磨损越严重。

2、环境因素

不同的工作环境与工作状态也会对磨损情况造成一定影响，研究表明，同型号的刮板运输机在不同煤矿中使用，或在同一煤矿的不同工作面使用，其磨损程度都存在差异。实验表明，单位时间内落煤越多，对中板磨损越严重;且工作链速过高时也会加重磨损。

3、结论

通过大量实验研究，发现在各个影响因素中，物料含水率、含矸率与压力对刮板运输机中部槽结构磨损状况影响最为明显，其他因素如速度、煤种稍次之;磨损程度会随着上述三种因素的增加而提升，其与压力几乎呈现线性关系，其他两者则呈先慢后快趋势;当含水量过高且压力较大时，磨损机制可能会发生变化，导致磨损格外严重。中板材料的耐磨性能与磨损程度具有紧密关联，二者呈现负相关且接近线性关系，因此，建议选用耐磨性较高的材料。

4、建议

在实际生产过程中，应关注物料含水率与含矸率，采取有效措施使其降低，控制在某个临界点下，并尽可能减小压力，缓解刮板运输机中部槽结构的磨损问题;选取设备型号时，需要充分考虑中板材料的各项性能，目前常用的NM360材料在实验中表现不佳，耐磨性最差，要尽可能避免使用，选取使用诸如HARDOX450等耐磨材料构建的中板，并在生产过程中做好管理维护，在停止运转后及时清理设备中的残余杂物，做好清洁润滑，观察是否存在变形，延长其使用寿命。

四、结束语

刮板运输机的中部槽结构主要面临着四种磨损，其磨损程度与多种因素有关，磨损机制还可能发生转变，为有效避免在实际生产过程中发生设备损伤甚至报废现象，应对此类问题提起重视，选用耐磨性能更好的材料作为中部槽结构原料，并注重设备使用过程中的养护，延长其寿命，节省生产资金，促进我国煤炭开采行业发展。

参考文献：

[1]郝跃峰.浅析矿用刮板输送机结构部件存在问题及改进方法[J].煤矿现代化，2020（01）：157-159.

[2]刘东超.矿用刮板输送机中部槽改进设计研究[J].机械管理开发，2019，34（04）：16-17+184.

[3]田荟.矿用刮板输送机溜槽表面强化技术探究[J].机械管理开发，2019，34（02）：93-95.

（宁夏天地奔牛实业集团有限公司  宁夏回族自治区 750000）