李燕亭

摘 要：在煤礦行業(yè)中，刮板運(yùn)輸機(jī)有著廣泛的應(yīng)用，鏈輪是其中重要的一個(gè)部件?，F(xiàn)在，大部分礦用鏈輪都需要進(jìn)口，尤其是大功率、長(zhǎng)運(yùn)距的。為了縮小鏈輪制造技術(shù)與國(guó)外的差異，提高國(guó)產(chǎn)鏈輪的性能，本文就重型刮板運(yùn)輸機(jī)的工作原理和性能進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：刮板鏈輪;性能分析;磨損

1 緒論

目前來看，礦用刮板輸送機(jī)所需要的鏈輪市場(chǎng)需求十分大，由于機(jī)器運(yùn)行過程中鏈輪的磨損問題一直得不到解決，所以使用壽命低下，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，降低成本，解決鏈輪的磨損問題是關(guān)鍵。鏈輪設(shè)計(jì)、加工很大程度上決定了其耐用程度，通過研究鏈輪的結(jié)構(gòu)、材料、以及加工工藝等，使其強(qiáng)度、硬度以及耐磨性有所提高，從而實(shí)現(xiàn)使用壽命的提高。由于煤礦特殊的工作環(huán)境，礦用刮板輸送機(jī)各部件長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度工作，設(shè)備更換不僅耗時(shí)耗力，而且非常困難。所以，加快對(duì)于鏈輪性能的研究存在非常必要的意義。

2 工作原理與基本組成

刮板輸送機(jī)的工作原理是，采煤機(jī)將煤采落，通過掛板輸送機(jī)運(yùn)送至轉(zhuǎn)載機(jī)，再由轉(zhuǎn)載機(jī)輸送到皮帶輸送機(jī)，最終將煤運(yùn)送至井外。整個(gè)采煤作業(yè)過程，首先啟動(dòng)刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，通過減速器，將動(dòng)力傳送給機(jī)頭和機(jī)尾的鏈輪上，帶動(dòng)其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。刮板鏈通過齒輪跟隨著鏈輪作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，沿著溜槽將貨物運(yùn)送到機(jī)頭，最后進(jìn)行卸載。期間，刮板輸送機(jī)和液壓支架、采煤機(jī)等設(shè)備互相協(xié)作，完成這一整套作業(yè)。刮板輸送機(jī)主要組成部分有，機(jī)頭、機(jī)尾、傳動(dòng)系統(tǒng)以及中間部分。機(jī)頭部分由機(jī)頭架、鏈輪組件、傳動(dòng)裝置、盲軸、撥鏈器和護(hù)軸板等組成。機(jī)尾的組成與機(jī)頭相似，部分主要結(jié)構(gòu)零部件完全相同，傳動(dòng)裝置主要提供動(dòng)力，與中間部分用來傳送物料。刮板輸送機(jī)組成示意圖如下圖所示。

刮板輸送機(jī)組成示意圖

3 鏈輪的失效形式

鏈輪在傳送的過程中承載了很高的轉(zhuǎn)矩，還會(huì)受到?jīng)_擊荷載的作用。所以，在鏈窩內(nèi)側(cè)與圓環(huán)鏈接觸部位的端面，受到的沖擊很大，伴隨振動(dòng)，磨損情況很嚴(yán)重，所以，鏈輪最常發(fā)生的失效形式有以下幾種：

（1）鏈輪鏈窩磨損。潤(rùn)滑是機(jī)械產(chǎn)品工作中的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，如果潤(rùn)滑做的不到位，刮板輸送機(jī)工作時(shí)，由于荷載的作用，鏈輪和鏈環(huán)會(huì)產(chǎn)生變形，兩者變形程度有所不同，不能協(xié)調(diào)變形，所以會(huì)產(chǎn)生間隙。當(dāng)受到交變沖擊荷載作用時(shí)，鏈窩受到磨損，會(huì)持續(xù)增大間隙，同時(shí)，間隙的增大會(huì)導(dǎo)致沖擊荷載的增大，使鏈輪磨損更嚴(yán)重，由此循環(huán)，最后會(huì)導(dǎo)致刮板輸送機(jī)不能運(yùn)行，從而影響了整體的壽命。

（2）鏈輪輪齒磨損。鏈窩的磨損是導(dǎo)致鏈輪失效的主要問題之一。起初，鏈窩與鏈環(huán)之間幾乎沒有間隙，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行也很順利，隨著磨損的影響，鏈窩的尺寸發(fā)生改變，相鄰兩個(gè)鏈窩之間的距離縮小，直到鏈窩被磨平，鏈輪輪齒會(huì)被磨損。此時(shí)，鏈窩和鏈環(huán)的尺寸發(fā)生了變化，不能相互匹配，之后卡鏈、跳鏈、咬鏈等突發(fā)狀況會(huì)相繼出現(xiàn)，最終導(dǎo)致生產(chǎn)效率的下降，甚至危及生產(chǎn)安全。

4 鏈輪磨損的原因

根據(jù)裝置整體運(yùn)行情況進(jìn)行分析，鏈輪磨損失效的主要原因有以下幾種：

（1）工況環(huán)境的影響。鏈輪在刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程中扮演著非常重要的角色，鏈輪不僅承受著靜力荷載的作用，還需要承受動(dòng)力荷載的作用，靜力荷載會(huì)產(chǎn)生變形破壞，而動(dòng)力荷載長(zhǎng)時(shí)間的作用下，會(huì)引起疲勞破壞，除此之外，沖擊荷載的影響也不可忽略，沖擊荷載會(huì)引起鏈輪裂紋的產(chǎn)生。在煤礦這么復(fù)雜的工作條件下，腐蝕性氣體、液體、粉塵等，都有可能對(duì)鏈輪產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致鏈輪破壞。

（2）鏈條接觸的影響。鏈輪需要長(zhǎng)時(shí)間在很高的荷載下進(jìn)行工作，鏈窩和鏈環(huán)間接的承受著這些荷載，在其嚙合處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致磨損、壓潰等現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（3）材質(zhì)的影響。鏈輪是刮板輸送機(jī)重要的部件之一，是其主要的傳動(dòng)部件，需要長(zhǎng)時(shí)間承載巨大的荷載，所以其材料需要達(dá)到高強(qiáng)度、高韌性的要求。如果材料達(dá)不到要求，鏈輪肯定不能滿足高強(qiáng)度的工況，不僅會(huì)磨損，還會(huì)發(fā)生事故。對(duì)鏈輪材料進(jìn)行處理后，如果只是強(qiáng)度提高、韌性并沒有提高的情況下，齒輪很容易斷裂。所以，材料的性能好壞決定著鏈輪的使用，保證其耐磨性達(dá)標(biāo)。

5 性能要求

對(duì)于一款合格的鏈輪，需要了解其工作原理，工況以及對(duì)其失效情況進(jìn)行分析，由于材料對(duì)其的影響非常之大，優(yōu)質(zhì)的材料以及良好的加工工藝，使鏈輪達(dá)到完好的性能。

（1）良好的硬度。調(diào)質(zhì)處理對(duì)鏈輪整體很重要，調(diào)質(zhì)后的硬度應(yīng)達(dá)到 HB260至300，鏈輪和齒形表面應(yīng)進(jìn)行淬火處理，淬火硬度應(yīng)達(dá)到HRC50至HRC55。

（2）良好的韌性。鏈輪的使用壽命受材料韌性的影響非常之大，一款材料韌性好的鏈輪，可以減小鏈輪發(fā)生脆性斷裂的可能性，也可以減小由于斷裂機(jī)制引起的材料去除，鏈輪的工作環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)期在高荷載作用下，產(chǎn)生疲勞破壞的可能性很大，通過提高其塑性和韌性有助于減小產(chǎn)生裂紋的可能性。

（3）優(yōu)良的淬透性。鏈輪優(yōu)良的淬透性能的提高有助于其獲得馬氏體的能力，有助于提高淬火組織的均勻性。

（4）較高的耐磨性。鏈輪和圓環(huán)鏈之間是接觸的，接觸就會(huì)產(chǎn)生磨損，一旦磨損嚴(yán)重，就會(huì)影響其運(yùn)行，所以提高其耐磨性有助于提高其壽命。

6 結(jié)語

本文主要通過對(duì)刮板輸送機(jī)的原理進(jìn)行闡述，結(jié)合其特殊的煤礦工作環(huán)境，分析其失效的形式，以及需要滿足的基本要求，最后為鏈輪的材料性能提出了理論需求。

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