刮板输送机中部槽耐磨特性研究_朱景琪.pdf

201917 技术应用与研究 40Modern Chemical Research 当代化工研究 刮板输送机中部槽耐磨特性研究 ＊朱景琪 （潞安集团郭庄煤业有限责任公司 山西 046100） 摘要刮板输送机是综采工作面的核心设备之一，中部槽又是刮板输送机的核心部件，其可靠性直接影响刮板输送机的效率。刮板输送 机工作环境恶劣，中部槽容易发生磨损，影响正常生产，本文对中部槽的磨损机理进行了分析，并对影响中部槽磨损的两个因素进行了仿 真分析。 关键词刮板输送机；中部槽；磨损机理；仿真分析 中图分类号T 文献标识码A Research on Wear Resistance of Middle Groove of Scraper Conveyor Zhu Jingqi Luan Group Guozhuang Coal Industry Co., Ltd., Shanxi, 046100 AbstractScraper conveyor is one of the core equipment in fully mechanized mining face, and the middle groove is the core component of scraper conveyor, whose reliability directly affects the efficiency of scraper conveyor. Scraper conveyor has a bad working environment, and the middle groove is prone to wear, which affects the normal production. This paper made an analysis on the wear mechanism of the middle groove, and made a simulation analysis on the two factors affecting the wear of the middle groove. Key wordsscraper conveyor；middle groove；wear mechanism；simulation analysis 引言 随着我国经济发展的突飞猛进，对矿产的需要也日益 提高，尤其是煤炭这种能源矿产，如何安全高效的将蕴藏的 煤炭资源开采出来供人们使用是每一个煤矿从业人员应当考 虑的问题。井下开采是煤矿生产中重要的组成部分，直接关 系着煤炭资源的开采效率，目前我国大部分矿井都采用机械 化采煤方式，通过滚筒式采煤机、刮板输送机、液压支架三 者互相配合完成采煤作业，其中刮板输送机主要负责将采煤 机割落的煤块由采掘面输送出去，完成运输任务，其运转状 态对综采工作面产量至关重要，而中部槽是刮板输送机中煤 块的承载部件，容易出现磨损过度的失效情况，因此本文研 究刮板输送机中部槽的耐磨特性，希望能够提高其可靠性。 1.刮板输送机工作原理 刮板输送机与带式输送机是煤矿生产中用途最广泛、最 重要的运输设备。刮板输送机安装在煤矿综采工作面，一方 面要承载采煤机的运行轨道，另一方面要将落煤运输到转载 位置，因此刮板输送机的运转状态与综采工作面的工作效率 息息相关.刮板输送机主要由驱动电机、液力耦合器、减速 机、刮板、链条、中部槽和驱动链轮等结构组成，驱动电机 提供动力，通过减速机放大扭矩，带动链条作闭环运动，刮 板被固定在链条上跟随链条在中部槽内移动，带动中部槽内 的物料沿着中部槽移动，实现物料的运输。其中中部槽是刮 板输送机的主要构件，起到承载物料的作用，其质量直接影 响刮板输送机的运行效率和使用寿命。 2.中部槽磨损机理 中部槽是刮板输送机的关键部件，在运行中刮板会带着 物料在中部槽内不断移动，使中部槽受到拉压、弯曲等力的 作用，有时还会受到冲击，另外井下环境恶劣，中部槽很容 易被腐蚀。中部槽的磨损形式主要有以下四种。 1磨粒磨损 磨粒磨损是指在两种材料相对滑动的过程中有硬质颗粒 或是两种材料表面的微凸体嵌互相嵌入另一种材料表面使金 属表面擦伤，或者造成局部脱落的现象。在刮板输送机运行 过程中，刮板与中部槽间互相摩擦并沿着中部槽向前移动， 两者发生磨粒磨损，在刮板与中部槽接触的缝隙中还可能存 在硬质的煤粒或其他杂质，也产生磨粒磨损。这两种磨粒磨 损中，刮板与中部槽之间的摩擦磨损是两个摩擦副之间的摩 擦磨损，硬度较高的摩擦副相对于另一个摩擦副滑动产生的 磨损称为二体磨粒磨损；硬质颗粒进入中部槽和刮板间的缝 隙造成的摩擦磨损是三体磨粒磨损，常见的硬质颗粒有煤矸 石、煤粒或硬质金属颗粒等。磨粒磨损在中部槽表面主要表 现为犁沟效应。 2黏着磨损 两种材料摩擦接触时，由于表面不可能完全光滑，必然 存在一些微凸体，在发生相对滑动时，微凸体之间受到载荷 的作用发生塑性变形，随着摩擦产生热量引起材料表面温度 升高，接触处的金属可能会发生黏着现象。随着相对滑动的 不断进行，黏着处会遭到破坏，摩擦副表面材料发生迁移， 产生金属磨屑，这种现象就是黏着磨损。影响黏着磨损的因 素主要有滑动速度、压力等。黏着磨损发展到一定程度会产 生胶合现象，属于重度黏着磨损，应当避免此类现象的发 生。 3冲蚀磨损 冲蚀磨损是指固体颗粒撞击材料表面，在一定的速度和 角度条件下，对材料表面产生破坏造成的磨损。中部槽的材 料具有一定延展性，在一次冲击作用下材料表面不会被破坏 但可能会发生塑性变形，同一位置经过若干次的撞击后，塑 性变形到达极限，就会发生表面损坏。冲蚀磨损的发生受到 相对冲击速度、冲击角度、固体颗粒的材质与大小等因素影 响。相对冲击速度越快越容易造成冲蚀磨损；冲击角度较高 会造成表面凹坑，引起疲劳脱离；冲击角度较低会产生微切 削与犁沟现象；固体颗粒的材质越硬，粒径越大，冲蚀磨损 ChaoXing 201917 技术应用与研究41 Modern Chemical Research 当代化工研究 的程度越严重。 4腐蚀磨损 摩擦副在相对滑动的过程中，不仅仅会发生物理性质 的磨损，也会发生化学性质的磨损，表面材料与周围介质发 生化学反应，稳定性降低，随着摩擦时的运动损失造成的这 种现象就是腐蚀磨损。煤矿井下开采过程中，会产生H2S、 SO2、NO2等气体，还会产生粉尘，混合上空气中的大量水 分，井下环境的PH值基本偏高，在这种环境下容易使中部槽 表面材料发生腐蚀，造成磨损。 3.中部槽磨损特性的仿真研究 在井下采掘过程中，由于各地地质条件不同，所形成的 的煤矿种类就不同，如焦煤、褐煤等，另外采掘时煤炭中煤 矸石的含量也不同，这些都会对中部槽的磨损产生影响。本 文就通过软件仿真研究运输物料的不同对中部槽磨损的影响 规律。 1煤粒硬度对中部槽磨损的影响 在EDEM软件中设置好各项参数，保证输送机倾角、运 量、链速不变，只改变煤粒硬度参数，分别设置为0.1倍、 0.5倍和1倍煤粒平均硬度，进行仿真，结果如图1所示。 图1 不同煤粒硬度下中部槽平均磨损深度 从图1中可以看出，煤粒的硬度对中部槽磨损的影响非 常明显，煤粒硬度为0.1倍煤粒平均硬度时，最大平均磨损 深度为7.510-6mm，煤粒硬度为0.5倍煤粒平均硬度时，最 大平均磨损深度为1.810-5mm，煤粒硬度为1倍煤粒平均硬 度时，最大平均磨损深度为2.610-5mm，这说明煤粒的硬度 越高，中部槽的磨损越严重。 2煤矸石含量对中部槽磨损的影响 煤矸石与煤炭在硬度、形状上存在很大差异，在EDEM软 件中建立煤粒-煤矸石混合物料模型，分别设置煤矸石含量 为0、7和20，其他输送机参数保持不变，进行仿真，结 果如图2所示。 从图2中可以看出，中部槽的平均磨损深度是逐渐加深 的，矸石含量为20时，5s后中部槽的平均磨损深度迅速上 升，矸石含量为7时，中部槽的平均磨损深度变化较为平 缓，矸石含量为0时，中部槽的平均磨损深度变化最为平 缓，这说明物料中的煤矸石含量越高，中部槽的平均磨损深 度越深，并且磨损的越快。另外煤矸石的密度比煤粒密度 图2 不同煤矸石含量下中部槽平均磨损深度 大，相同体积的物料矸石含量越多质量越重，也是造成中部 槽迅速磨损的原因之一。 4.结语 中部槽是刮板输送机的一个重要零部件，其磨损情况对 井下综采面工作效率有一定影响，本文研究了中部槽的磨损 机理，并使用软件进行了仿真，研究了不同实际生产情况下 煤粒的硬度和煤矸石含量对中部槽磨损的影响规律，对实际 生产中延长中部槽的使用寿命具有一定指导作用。 【参考文献】 [1]裴赟钢.刮板输送机中部槽疲劳与磨损分析[J].山西焦煤 科技,2018,420319-22. [2]史志远.刮板输送机中部槽关键部件磨损形貌及影响因素 分析[J].煤矿开采,2016,210533-35. [3]王巧梅.提高刮板输送机圆环链与中部槽耐磨性的研究 [J].山西焦煤科技,20070938-41. [4]李创基,刘高社,田振林,等.提高刮板输送机中部槽耐磨性 的堆焊工艺[J].煤矿机电,2005678-79. [5]王维威.刮板输送机中部槽的耐磨堆焊技术和工艺[J].中 国科技纵横,2015364-64. [6]高俊峰.刮板输送机中部槽失效原因及耐磨堆焊技术研究 [J].煤矿现代化,20186. [7]刘毓.刮板输送机中部槽摩擦接触分析与仿生优化设计 [D].太原理工大学,2017. 【作者简介】 朱景琪（1992-），男，助理工程师，潞安集团郭庄煤业有限 责任公司；研究方向矿井机电研究。 平均磨损深度/x10-6mm 平均磨损深度/x10-6mm 时间/s 时间/s ChaoXing