刮板輸送機鏈條的檢測與故障診斷技術

刮板輸送機鏈條的檢測與故障診斷技術 陳 鵬 （ 神華神東煤炭集團設備管理中心， 陜西 神木 719315 ） 綜采工作面 “ 三機 ” 包括刮板運輸機 、 轉 載機 、 破碎機， “ 三機 ” 是綜采工作面最主要的 運輸設備 。 從 2007 年到 2010 年， 神東公司相 繼建成了 300 米， 360 米， 400 米加長工作面， 首創(chuàng)了世界上第一個 5.5 米 、 6.3 米 、 7 米大采 高重型工作面， 這些重型工作面的建成對 “ 三 機 ” 是一個嚴峻的考驗， 這就要求檢測人員更 專業(yè)的為 “ 三機 ” 檢查身體， 預防故障的發(fā)生 。 刮板輸送機是采煤工作面主要的運輸設備， 而刮板鏈則是其重要的運動受力部件，由于 設計制造 、 使用維護以及工作面特殊的工作 條件影響， 刮板鏈時常發(fā)生斷鏈現(xiàn)象 。 這不但 嚴重影響正常生產(chǎn)，而且對輸送機沿線工作 人員的生命安全也構成極大的威脅 。 為此， 本 節(jié)主要針對刮板鏈斷裂的原因及對刮板鏈條 檢測分別進行了闡述 。 1 影響運輸機鏈條安全運行最關鍵因素 是 1.1 鏈條疲勞裂傷，刮板輸送機工作時 由于工作面起伏多變，鏈條的載荷隨坡度的 變化而變化，同時在井下實際生產(chǎn)中煤量的 大小也隨采煤工作面條件的變化而變化， 這 樣就造成輸送機的負載復雜多變 。 運輸機鏈 條受到的載荷也在不斷地發(fā)生變化 。 特別是 在重負荷時緊急停車，遇到大塊煤或掉落的 刮板等對鏈條形成卡阻，推刮板運輸機時彎 度太大這三種惡劣工況下，鏈條要承受的張 力最大且具有沖擊性 。 如果這種惡劣工況頻 繁和長期存在，則鏈條必然要承受巨大的反 復交變的沖擊載荷 。 在這種反復交變的沖擊 載荷的作用下， 鏈條很容易失效 。 鏈條失效后 容易產(chǎn)生疲勞裂紋 。 對鏈條疲勞裂紋的檢測，主要使用無損 檢測技術 。 目前神東對鏈條分別采用了滲透 探傷 、 磁粉探傷和超聲波探傷技術 。 滲透探傷是神東最早采用的一種檢測方 法，它是利用毛細現(xiàn)象檢查材料表面缺陷的 一種無損檢驗方法 。 滲透探傷操作簡單， 缺陷 顯示直觀， 具有相當高的靈敏度， 能發(fā)現(xiàn)寬度 1 微米以下的缺陷 。 這種方法由于檢驗對象 不受材料組織結構和化學成分的限制，因而 可以很方便的應用于刮板運輸機鏈條探傷檢 測， 同時滲透探傷檢測的缺點也很明確， 就是 只能檢測表面開口性缺陷，對于內(nèi)部裂紋無 法檢測 。 磁粉探傷是將鏈條置于強磁場中，若鏈 條表面或近表面附近有缺陷存在，由于缺陷 是非鐵磁性的，磁力線在這些缺陷附近會產(chǎn) 生漏磁 。 當將磁粉施加在磁化后的鏈條上時， 缺陷附近的漏磁場就會吸住磁粉，堆集形成 可見的磁粉跡痕， 從而把缺陷顯示出來 。 下面是一個用磁粉檢測刮板輸送機鏈條 的案例，鏈條規(guī)格是 Φ 42*128 ，鏈條材質是 23MnCrNiMo54 ， 用磁粉檢測前先用滲透做過 檢測， 未發(fā)現(xiàn)表面開口性裂紋 。 采用 DA400S 磁軛探傷儀檢測后，在鏈條正面有明顯的缺 陷顯示， 共檢測到 7 個較大的缺陷， 最長的達 到 45.82mm 。 在鏈條焊接面未檢測到缺陷 。 通 過案例分析可以看出，磁粉探傷檢測鐵磁性 材料靈明度非常高，而且檢測過程中不受材 料形狀的影響，既可以檢測表面開口性缺陷 還可以檢測近表面附近的缺陷 。 但是磁粉探 傷缺點是： 僅能檢出缺陷的長度和形狀， 而難 以確定其深度 。 超聲波探傷是利用超聲能透入鏈條的深 處，當超聲波束自鏈條表面由探頭通至金屬 內(nèi)部，遇到缺陷或鏈條底面時就分別發(fā)生反 射， 在熒光屏上形成脈沖波形， 根據(jù)這些脈沖 波形來判斷缺陷位置和大小 。 超聲探傷檢測 鏈條的優(yōu)點是可以檢測鏈條內(nèi)部缺陷，并對 缺陷深度， 大小做出判斷， 缺點是受到鏈條形 狀和鏈條表面的限制，尤其是對于檢測圓環(huán) 鏈和在鏈條彎曲部分容易造成漏檢或誤判 。 1.2 鏈條伸長量測量 引起刮板鏈 “ 變長 ” 的主要原因有兩個： 第一個是磨損：刮板鏈與鏈輪在嚙合運 轉過程中，當鏈環(huán)進入和離開鏈輪時，垂直 鏈環(huán)要繞水平鏈環(huán)轉動，鏈環(huán)與鏈環(huán) 、 鏈環(huán) 與溜槽之間都會產(chǎn)生磨損 。 鏈環(huán)間的磨損增 大了鏈子的節(jié)距，但鏈環(huán)的外形尺寸保持不 變 。 第二個是 “ 塑性 ” 伸長： 刮板運輸機工作 時必須施加一 定 的 預 緊 力 ， 而預緊力和動 載荷會使鏈條 “ 塑性 ” 伸長， 也就是卸載后 鏈 條 仍 然 伸 長，這樣鏈環(huán) 的節(jié)距會增大 幾毫米，鏈環(huán) 長度的外形尺 寸也將增大 。 鏈環(huán)長度增大將意味著鏈條與鏈輪齒不 匹配 。 定期測量鏈環(huán)伸長量， 并依據(jù)鏈環(huán)的伸 長量配套相應磨損的舊鏈輪，以延長鏈條的 使用壽命 。 鏈條測量尺可有效方便的測出鏈條的伸 長量，測量時卡尺左右腳分別卡在兩個立環(huán) 上，測量尺長度讀數(shù)等于兩個平環(huán)和三個立 環(huán)內(nèi)節(jié)距之和加立環(huán)彎曲部分直徑 。 表 1 為 鏈條伸長量對照表 。 2 結語 刮板輸送機是采煤工作面主要的運輸設 備， 而刮板鏈則是其重要的運動受力部件， 由 于設計制造 、 使用維護以及工作面特殊的工 作條件影響， 刮板鏈時常發(fā)生斷鏈現(xiàn)象 。 這不 但嚴重影響正常生產(chǎn)，而且對輸送機沿線工 作人員的生命安全也構成極大的威脅 。 為此， 鏈條日常保養(yǎng)過程中應做好以下工作 。 2.1 鏈條在應用前必須對刮板螺栓進行 緊固 。 并且達到規(guī)定的扭矩 , 同時在應用過程 中必須定時檢查螺栓的松緊程度 , 在正常運 行工況下每月緊固次數(shù)不少于 4 次 , 并做好 檢修周期記載 。 2.2 每天要利用巡回檢查的時間對刮板 及刮板螺栓進行檢查 , 創(chuàng)造問題及時進行處 理 , 不容許涌現(xiàn)減少或彎曲刮板的現(xiàn)象 。 2.3 為了及時懂得鏈條的運行狀態(tài) , 必須 每周在固定時間對鏈條的張緊力進行視察測 量 , 創(chuàng)造鏈條松弛及時調劑鏈條的張緊力 。 2.4 鏈條在調換時不容許涌現(xiàn)擰鏈現(xiàn)象 , 否者容易涌現(xiàn)鏈條在運行中產(chǎn)生飄鏈現(xiàn)象 , 造成事故 。 2.5 保持應用液力偶合器 , 以減輕鏈條所 受的動載荷和沖擊載荷 , 延伸鏈條的應用壽 命 。 2.6 刮板鏈應用一個星期后 , 將鏈條拆下 反轉 90 ° 持續(xù)應用 , 調換程度鏈環(huán)與垂直鏈環(huán) 的地位 , 利用轉變其磨損部位的措施延伸鏈 條的應用壽命 。 參考文獻 [1] 孫遠敬等 ． 刮板輸送機鏈條張力自動控制 系統(tǒng)研究 《 煤炭工程 》 ， 2005(12) [2] 吳今培 . 智能故障診斷技術的發(fā)展和展望 《 振動 、 測試與診斷 》 ,1999 年 6 月第 19 卷第 2 期 ,79~86 [3] 運輸機械設計選用手冊編輯委員會 . 運輸 機械設計選用手冊 [M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1999. [4] 王義行 . 鏈條輸送機 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版 社 , 1997. [5] 姜翎燕 . 礦用機載短運距刮板輸送機的設 計 [J]. 煤礦機械 ,2007, 28(5):1-3.