刮板输送机链条的检测与故障诊断技术

刮板输送机链条的检测与故障诊断技术 陈 鹏 （ 神华神东煤炭集团设备管理中心， 陕西 神木 719315 ） 综采工作面 “ 三机 ” 包括刮板运输机 、 转 载机 、 破碎机， “ 三机 ” 是综采工作面最主要的 运输设备 。 从 2007 年到 2010 年， 神东公司相 继建成了 300 米， 360 米， 400 米加长工作面， 首创了世界上第一个 5.5 米 、 6.3 米 、 7 米大采 高重型工作面， 这些重型工作面的建成对 “ 三 机 ” 是一个严峻的考验， 这就要求检测人员更 专业的为 “ 三机 ” 检查身体， 预防故障的发生 。 刮板输送机是采煤工作面主要的运输设备， 而刮板链则是其重要的运动受力部件，由于 设计制造 、 使用维护以及工作面特殊的工作 条件影响， 刮板链时常发生断链现象 。 这不但 严重影响正常生产，而且对输送机沿线工作 人员的生命安全也构成极大的威胁 。 为此， 本 节主要针对刮板链断裂的原因及对刮板链条 检测分别进行了阐述 。 1 影响运输机链条安全运行最关键因素 是 1.1 链条疲劳裂伤，刮板输送机工作时 由于工作面起伏多变，链条的载荷随坡度的 变化而变化，同时在井下实际生产中煤量的 大小也随采煤工作面条件的变化而变化， 这 样就造成输送机的负载复杂多变 。 运输机链 条受到的载荷也在不断地发生变化 。 特别是 在重负荷时紧急停车，遇到大块煤或掉落的 刮板等对链条形成卡阻，推刮板运输机时弯 度太大这三种恶劣工况下，链条要承受的张 力最大且具有冲击性 。 如果这种恶劣工况频 繁和长期存在，则链条必然要承受巨大的反 复交变的冲击载荷 。 在这种反复交变的冲击 载荷的作用下， 链条很容易失效 。 链条失效后 容易产生疲劳裂纹 。 对链条疲劳裂纹的检测，主要使用无损 检测技术 。 目前神东对链条分别采用了渗透 探伤 、 磁粉探伤和超声波探伤技术 。 渗透探伤是神东最早采用的一种检测方 法，它是利用毛细现象检查材料表面缺陷的 一种无损检验方法 。 渗透探伤操作简单， 缺陷 显示直观， 具有相当高的灵敏度， 能发现宽度 1 微米以下的缺陷 。 这种方法由于检验对象 不受材料组织结构和化学成分的限制，因而 可以很方便的应用于刮板运输机链条探伤检 测， 同时渗透探伤检测的缺点也很明确， 就是 只能检测表面开口性缺陷，对于内部裂纹无 法检测 。 磁粉探伤是将链条置于强磁场中，若链 条表面或近表面附近有缺陷存在，由于缺陷 是非铁磁性的，磁力线在这些缺陷附近会产 生漏磁 。 当将磁粉施加在磁化后的链条上时， 缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉，堆集形成 可见的磁粉迹痕， 从而把缺陷显示出来 。 下面是一个用磁粉检测刮板输送机链条 的案例，链条规格是 Φ 42*128 ，链条材质是 23MnCrNiMo54 ， 用磁粉检测前先用渗透做过 检测， 未发现表面开口性裂纹 。 采用 DA400S 磁轭探伤仪检测后，在链条正面有明显的缺 陷显示， 共检测到 7 个较大的缺陷， 最长的达 到 45.82mm 。 在链条焊接面未检测到缺陷 。 通 过案例分析可以看出，磁粉探伤检测铁磁性 材料灵明度非常高，而且检测过程中不受材 料形状的影响，既可以检测表面开口性缺陷 还可以检测近表面附近的缺陷 。 但是磁粉探 伤缺点是： 仅能检出缺陷的长度和形状， 而难 以确定其深度 。 超声波探伤是利用超声能透入链条的深 处，当超声波束自链条表面由探头通至金属 内部，遇到缺陷或链条底面时就分别发生反 射， 在荧光屏上形成脉冲波形， 根据这些脉冲 波形来判断缺陷位置和大小 。 超声探伤检测 链条的优点是可以检测链条内部缺陷，并对 缺陷深度， 大小做出判断， 缺点是受到链条形 状和链条表面的限制，尤其是对于检测圆环 链和在链条弯曲部分容易造成漏检或误判 。 1.2 链条伸长量测量 引起刮板链 “ 变长 ” 的主要原因有两个： 第一个是磨损：刮板链与链轮在啮合运 转过程中，当链环进入和离开链轮时，垂直 链环要绕水平链环转动，链环与链环 、 链环 与溜槽之间都会产生磨损 。 链环间的磨损增 大了链子的节距，但链环的外形尺寸保持不 变 。 第二个是 “ 塑性 ” 伸长： 刮板运输机工作 时必须施加一 定 的 预 紧 力 ， 而预紧力和动 载荷会使链条 “ 塑性 ” 伸长， 也就是卸载后 链 条 仍 然 伸 长，这样链环 的节距会增大 几毫米，链环 长度的外形尺 寸也将增大 。 链环长度增大将意味着链条与链轮齿不 匹配 。 定期测量链环伸长量， 并依据链环的伸 长量配套相应磨损的旧链轮，以延长链条的 使用寿命 。 链条测量尺可有效方便的测出链条的伸 长量，测量时卡尺左右脚分别卡在两个立环 上，测量尺长度读数等于两个平环和三个立 环内节距之和加立环弯曲部分直径 。 表 1 为 链条伸长量对照表 。 2 结语 刮板输送机是采煤工作面主要的运输设 备， 而刮板链则是其重要的运动受力部件， 由 于设计制造 、 使用维护以及工作面特殊的工 作条件影响， 刮板链时常发生断链现象 。 这不 但严重影响正常生产，而且对输送机沿线工 作人员的生命安全也构成极大的威胁 。 为此， 链条日常保养过程中应做好以下工作 。 2.1 链条在应用前必须对刮板螺栓进行 紧固 。 并且达到规定的扭矩 , 同时在应用过程 中必须定时检查螺栓的松紧程度 , 在正常运 行工况下每月紧固次数不少于 4 次 , 并做好 检修周期记载 。 2.2 每天要利用巡回检查的时间对刮板 及刮板螺栓进行检查 , 创造问题及时进行处 理 , 不容许涌现减少或弯曲刮板的现象 。 2.3 为了及时懂得链条的运行状态 , 必须 每周在固定时间对链条的张紧力进行视察测 量 , 创造链条松弛及时调剂链条的张紧力 。 2.4 链条在调换时不容许涌现拧链现象 , 否者容易涌现链条在运行中产生飘链现象 , 造成事故 。 2.5 保持应用液力偶合器 , 以减轻链条所 受的动载荷和冲击载荷 , 延伸链条的应用寿 命 。 2.6 刮板链应用一个星期后 , 将链条拆下 反转 90 ° 持续应用 , 调换程度链环与垂直链环 的地位 , 利用转变其磨损部位的措施延伸链 条的应用寿命 。 参考文献 [1] 孙远敬等 ． 刮板输送机链条张力自动控制 系统研究 《 煤炭工程 》 ， 2005(12) [2] 吴今培 . 智能故障诊断技术的发展和展望 《 振动 、 测试与诊断 》 ,1999 年 6 月第 19 卷第 2 期 ,79~86 [3] 运输机械设计选用手册编辑委员会 . 运输 机械设计选用手册 [M]. 北京 : 化学工业出版社 , 1999. [4] 王义行 . 链条输送机 [M]. 北京 : 机械工业出版 社 , 1997. [5] 姜翎燕 . 矿用机载短运距刮板输送机的设 计 [J]. 煤矿机械 ,2007, 28(5):1-3.