摘要：【目的】刮板輸送機(jī)鏈輪的過(guò)度磨損、超壽命工作情況會(huì)導(dǎo)致卡鏈、斷鏈等故障，對(duì)輸送設(shè)備的正常運(yùn)行造成不利影響。為了指導(dǎo)用戶(hù)及時(shí)更換不宜繼續(xù)使用的鏈輪，降低設(shè)備故障的發(fā)生率，提出一種礦用刮板輸送機(jī)鏈輪更換修復(fù)評(píng)價(jià)方法。【方法】基于A(yíng)rchard 磨損理論，對(duì)鏈輪的淬火硬度層的硬度特性進(jìn)行研究，對(duì)圓環(huán)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)在鏈輪不同磨損程度下的嚙合傳動(dòng)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，并對(duì)刮板輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證仿真分析的準(zhǔn)確性。【結(jié)果】結(jié)果表明，鏈輪鏈窩磨損深度達(dá)到最大淬火硬度層深度時(shí)，鏈輪的性能顯著下降，應(yīng)該考慮更換鏈輪；圓環(huán)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)速度波動(dòng)、接觸力和拉力異常增加的情況時(shí)，也應(yīng)及時(shí)更換鏈輪，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。所提方法為刮板輸送機(jī)鏈輪的維護(hù)和更換提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī)；鏈輪磨損；Archard 磨損理論；硬度特性分析；動(dòng)力學(xué)仿真；修復(fù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD421 DOI：10. 16578/j. issn. 1004. 2539. 2025. 01. 015

0 引言

礦用刮板輸送機(jī)是一種用于煤礦、金屬礦山等采礦行業(yè)的輸送設(shè)備，工作環(huán)境惡劣。鏈輪作為其傳動(dòng)系統(tǒng)的核心零部件之一，往往因受到交變載荷以及摩擦作用而產(chǎn)生磨損。鏈輪的過(guò)度磨損、超壽命工作會(huì)引起設(shè)備的振動(dòng)，甚至?xí)?dǎo)致卡鏈、斷鏈以及刮板斷裂等安全事故的發(fā)生，影響設(shè)備的生產(chǎn)效率[1]。針對(duì)刮板輸送機(jī)的鏈輪磨損問(wèn)題，王淑平等[2]通過(guò)三維掃描技術(shù)和數(shù)值模擬對(duì)刮板輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)鏈輪在磨損后的幾何形態(tài)的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在鏈輪鏈窩磨損過(guò)程中，其準(zhǔn)線(xiàn)基本保持平移不變，而母線(xiàn)則從初始的圓弧形逐漸變?yōu)闄E圓弧形；此外，還研究探討了磨損對(duì)鏈輪與圓環(huán)鏈接觸滑動(dòng)距離的影響。高紅偉等[3]對(duì)舊鏈輪的磨損情況進(jìn)行測(cè)量和分析，發(fā)現(xiàn)鏈窩磨損是鏈輪報(bào)廢的主要原因，且磨損主要集中在節(jié)距方向。郭建軍等[4]通過(guò)理論分析、實(shí)物磨損分析和測(cè)量數(shù)據(jù)分析，揭示了鏈輪磨損的規(guī)律和影響因素，并在此基礎(chǔ)上制定了鏈輪的報(bào)廢和維修標(biāo)準(zhǔn)。

在對(duì)刮板輸送機(jī)鏈輪磨損的有關(guān)研究中，未涉及鏈輪磨損后更換修復(fù)的定量判定方法。目前，國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)尚無(wú)完善的鏈輪更換評(píng)價(jià)方法，鏈輪的磨損失效仍然依靠經(jīng)驗(yàn)判斷。因此，本文從圓環(huán)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合傳動(dòng)特性入手，基于A(yíng)rchard磨損理論，分析鏈輪鏈窩材料的硬度特性以及圓環(huán)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，提出鏈輪磨損后需要更換修復(fù)的定量評(píng)價(jià)方法，指導(dǎo)用戶(hù)合理地更換鏈輪。

1 圓環(huán)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)嚙合傳動(dòng)特性分析

刮板輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈輪以及圓環(huán)鏈等零部件組成。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力經(jīng)減速器、液力耦合器傳遞至主動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)鏈輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)圓環(huán)鏈的運(yùn)動(dòng)[5]。圖1所示為鏈輪鏈環(huán)的嚙合傳動(dòng)過(guò)程。圖1中，鏈輪以角速度ω 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，平鏈環(huán)a嚙入鏈輪鏈窩，平鏈環(huán)a與已經(jīng)完成嚙合的立鏈環(huán)的接觸圓中心O′1 與鏈窩曲面中心O1重合，平鏈環(huán)a與立鏈環(huán)b的接觸圓中心O′2 與鏈窩曲面中心O2重合，平鏈環(huán)a完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，立鏈環(huán)b 在平鏈環(huán)a 的拉力作用下向左平移運(yùn)動(dòng)，立鏈環(huán)b與平鏈環(huán)c的接觸圓中心O′3 與鏈窩曲面中心O3重合，立鏈環(huán)b完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，平鏈環(huán)c在立鏈環(huán)b的拉力作用下向左平移運(yùn)動(dòng)，平鏈環(huán)c與下一立鏈環(huán)的接觸圓中心O′4 與鏈窩曲面中心O4 重合，平鏈環(huán)c 完成嚙合；隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，平鏈環(huán)與立鏈環(huán)依次與鏈輪鏈窩完成嚙合，從而實(shí)現(xiàn)力與運(yùn)動(dòng)的傳遞[6]。