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浅谈矿用刮板输送机链轮报废及维修标准

2023-10-27 169 上传者：管理员

摘要：链轮过度磨损是刮板输送机链传动系统失效的主要形式。通过对链轮磨损理论分析、链轮磨损实物分析、链轮磨损测量分析等研究，制定了链轮报废和更换标准，指导用户及时更换不宜继续使用的链轮；总结了链轮维修使用标准，指导用户正确维修使用链轮，保证链轮始终处于正常啮合状态。

关键词：
刮板输送机
啮合
磨损
链窝
链轮
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链轮是刮板输送设备的主要传动零件之一，链轮寿命的长短决定了整台输送设备的正常运转和运输能力。链轮链窝处于正常状态是链轮与刮板链合理啮合的前提条件，所以链轮链窝的及时修理和链轮的及时更换对于刮板输送设备的正常工作具有重要意义。

刮板输送机链轮一般齿数较少，根据链传动的多边形效应理论，链轮链窝在与圆环链啮合过程中承受较大的交变载荷和附加的冲击载荷，也造成链轮链窝磨损较快，寿命较短，所以及时对链窝过度磨损（已影响正常传动）的链轮进行维修和更换显得尤为重要。

目前，国内煤炭行业没有完善的链轮报废标准，链轮过度磨损、超寿命使用情况经常发生，导致与其配合的刮板链出现刮板断裂、压板断裂、链条跳链、磨损等故障，对刮板输送设备正常使用产生不良影响，严重影响煤矿的生产效率，增加设备使用成本，所以制定链轮报废及维修标准至关重要。该标准的制定将对刮板输送设备所用链轮的使用、报废及维修提供依据。

1、链轮磨损理论分析

磨损是链轮失效的主要形式之一，主要在链轮、链条、刮板和压板四者之间发生摩擦、刮卡等现象时产生。链轮、链条、刮板和压板四者的装配关系如图1所示。

图1 链轮和刮板链的正常啮合示意图

1.链轮2.链条3.刮板4.压板

刮板链与链轮啮合工作时，有2处磨损区域：(1)A区域是压板、刮板和链轮刮卡磨损部位，当此处开始磨损时，说明链轮与链条的传动已经开始部分依靠链轮轮齿与刮板、压板的拨卡传动，这种情况会导致刮板、压板与链轮轮齿刮卡而发生断刮板和压板故障，所以此处为不合理磨损区域，在实际工作中应该避免此类磨损的发生，当出现此处磨损情况时应该考虑更换链轮或者链轮更换方向；(2)B区域此处的磨损主要是由链条和链窝之间的挤压摩擦造成。链条和链窝的挤压摩擦是链轮带动链条运动的动力基础，所以B处的磨损不可避免，只能减缓。B处的磨损量需要控制，因为当B处磨损发展到一定程度时会发生传动无力、跳链以及A处磨损等情况。

通过以上分析可知，链轮在磨损到影响与刮板链正常啮合及整机性能时，需要对该链轮进行更换和处理。

2、链轮磨损实物分析

对矿方使用的旧链轮磨损情况进行拍照分析，旧链轮实物照片如图2、图3所示。

图2 链轮齿顶磨损情况

图3 链轮链窝节距磨损

从图2、图3可以看出，链轮链窝的损坏形式主要为磨损，且磨损是链窝报废的主要原因，链窝的正常磨损过程中，节距方向的磨损最为严重，且因前后窜动量大，可能会导致刮板与链轮轮齿刮卡，影响刮板链的正常运行。

链窝底部尖角处向下磨损最为严重，用链窝节距量规测量时发现尖点与其下表面的距离较大，但在链轮轮齿之间没有发现压板表面与链轮刮卡痕迹，说明尖点处的磨损对刮板链的正常运行影响有限。

从图3还可看出，链窝磨损之后，原链窝底部平面变为斜面，从底部尖点开始到链窝根部，向下磨损量逐渐减小。

3、链轮磨损测量分析

链轮链窝磨损测量主要以匹配准48 mm×152 mm链条的7齿链轮作为对象，为测量链窝磨损程度，并通过磨损尺寸寻找出链窝磨损规律，对现有报废链轮的链窝进行节距方向和向下方向尺寸测量，然后与理论链窝尺寸进行对比，找出规律，用于指导链窝报废及维修标准的制定。

测量链窝尺寸如图4所示，保证测量正确，并将测量数据进行记录如表1所示。

图4 链窝测量尺寸示意图

表1 链窝测量尺寸记录表

对表1测量数据进行计算整理，得出相关尺寸的磨损值如表2所示。

对表2的磨损数据进行整理分析，可以看出：

(1)H2的磨损值远大于H1的磨损值，因为H2侧为链传动的受力侧，导致同一个链窝不同侧的磨损量不均等；H的磨损量处于H1和H2的磨损量之间，且接近于H1的磨损值，说明当链条在链窝中正常啮合时，链窝磨损后链条与其根部的接触部位并不是在最低点处；

(2）第1个链轮H方向磨损量平均值为2.87 mm,A方向磨损量平均值为11.96 mm；第2个链轮H方向磨损量平均值为4.55 mm,A方向磨损量平均值为6.55 mm;

(3)H方向的磨损量远小于A方向的磨损量，在对链轮链窝磨损情况考量时，需要重点关注链窝在A方向（节距方向）的磨损情况。

4、链轮报废标准制定的依据

链轮报废标准制定的依据主要包括对旧链轮磨损尺寸的测量及分析、对链轮链窝磨损的理论研究两方面。通过这两方面研究，得出以下结果：

(1）链窝底部尖角处向下磨损量最为严重，链窝节距量规测量时尖点与其下表面的距离较大，但在链轮轮齿之间没有发现压板表面与链轮刮卡痕迹，说明尖点处的磨损对刮板链的正常运行影响有限。通过研究分析发现，该处的磨损主要由平环在链窝中的滑动摩擦形成，且随着链窝的磨损，此处的正压力和滑动距离加大，磨损速度越来越大；磨损速度还受到刮板链速的影响，链速越快，磨损越快。

表2 链窝磨损尺寸计算表

(2）节距方向的磨损主要影响包括：(1)加大平环与链窝的正压比（压强），加快链窝在H方向部分位置的磨损速度；(2)磨损到一定位置后，两侧链窝磨透，造成刮板或压板与链轮轮齿的刮卡；(3)磨损过大后，影响轮齿刚度，在链条拉力作用下轮齿变形。

综上所述，制定链窝磨损的标准需要考虑：首先是链窝的磨损不能导致刮板链与链轮的啮合出现异常，影响整机运行性能，链窝从开始使用到报废，要保证链轮的磨损量不能发生刮板、压板的刮卡事故和跳链事故；其次要考虑链轮的热处理工艺性能，淬硬层保证链窝表面有较高硬度和耐磨性，也是链轮使用寿命的保证，为保证链轮使用寿命，应尽量使用到链窝淬硬层完全磨损。当淬硬层被磨损之后，链窝的磨损速度会大大增加，在很短时间内链窝就会有较大磨损量，增加刮卡的几率。

所以制定链轮报废标准需要满足2个重要条件：(1)链轮报废应该在刮板链与链轮链窝无法正常啮合之前；(2)链轮报废应该在链窝淬硬层磨损之后。

5、链轮报废标准

凡符合下列情况者之一时，均应更换链轮，原链轮报废。

(1）目测链轮齿与刮板、压板之间有接触或碰撞现象，调换链轮使用方向之后亦是如此；

(2）链轮在转动过程中链窝与平环圆弧部啮合传动时出现打滑或驱动力不足，调换链轮使用方向之后亦是如此；

(3）观察链轮主驱动面轮廓是否达到链轮磨损极限标识。如果链轮主驱动面轮廓达到链轮磨损极限标识，另外一侧链窝外轮廓线也达到磨损极限标识时，应报废此链轮并进行更换。

6、链轮维修使用标准

链轮维修的主要技术要求：

(1）链轮须进行调质处理，调质硬度应达到320～340 HB，链窝和齿面须进行淬火处理，淬火硬度应达到55 HRC，淬火硬度层深度不低于12 mm;

(2）链轮齿面及链窝表面粗糙度不低于Ra3.2;

(3）中双链刮板输送设备链轮轴组的2个链轮中心距的偏差不应超过±1 mm;

(4）轮齿不得有裂纹、缺齿及其他损伤。

链轮维修使用需注意以下两方面：

(1）链轮磨损分为单侧磨损和双侧磨损2种。链窝双侧均有磨损时，链窝磨损量较小侧的纵向磨损量大于5 mm并小于10 mm时，经维修后可用于主驱动面使用，磨损量大于12 mm时不得继续配套使用；链窝单侧磨损，可将未磨损侧用于主驱动面继续使用。

(2）当轮齿齿面有局部崩齿且面积小于1 cm2，崩齿部位1处，经修补修复后可正常使用；当轮齿齿面有局部崩齿且面积小于2 cm2，崩齿部位2处，经修补修复后可根据磨损量降级使用；当轮齿齿面有局部崩齿且面积大于2 cm2，崩齿部位3处，经修补修复后可根据磨损量降2级使用；当轮齿齿面有局部崩齿且面积小于2 cm2，崩齿部位4处，经修补维修后可使用或报废。

7、结语

本文详细研究了链轮磨损理论、链轮磨损实物分析、链轮磨损测量分析、链轮报废标准的依据等方面，制定了链轮报废和更换标准，指导用户及时更换不宜继续使用的链轮；总结了链轮维修使用标准，指导用户正确维修使用链轮，保证链轮始终处于正常啮合状态。该标准的制定将对刮板输送设备所用链轮的使用、报废及维修提供依据。

参考文献:

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基金资助:宁夏回族自治区重点研发计划项目(后支持类)(2021BDE92038);中国煤炭科工集团重点项目(2021-2-TD-ZD007);

文章来源:郭建军,王鹏.浅谈矿用刮板输送机链轮报废及维修标准[J].煤矿机械,2023,44(11):151-154.