刮板运输用套筒链应用分析与优化

2025-04-03 29 上传者：管理员

摘要：对PZL2000/310履带式转载破碎机的刮板运输用套筒链在某矿使用寿命不足的原因进行了分析。经理论分析，整机运输系统动力参数满足设计指标。经测试实验分析，套筒链拉伸性能满足设计指标，链板表面硬度低于设计值10%左右。链板磨损后导致抗拉能力降低是导致链条断裂的主要原因。将链板轮廓由凹底改进为平底形，改进后使用寿命寿命提高约65%。针对不同的使用工况，给出了对应的设备配套方案。

关键词：
刮板
套筒链
改向链轮
转载破碎机
链板结构
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1、刮板运输用套筒链结构及应用

PZL2000/310履带式转载破碎机是当前煤矿井下快速掘进系统的主要设备之一,主要负责对大块物料的破碎,具有转载､煤流缓冲､牵引桥式转载机等功能｡其中运输系统是该设备的主要功能单元,主要由驱动组件､链轮轴组件､刮板链､改向链轮､张紧系统等构成｡刮板链为边双链形式,如图1所示,由套筒滚子链､刮板､销轴､锁紧螺母等组成｡

图1套筒链结构示意图

PZL2000/310履带式转载破碎机在国内某矿使用过程中连续工作180d左右,A厂家生产的套筒链发生断裂,如图2所示｡更换B厂家备件后,其使用寿命仍然没有太大改善｡经实地调研,PZL2000/310履带式转载破碎机作为集中破碎转载站使用,同时服务于3台掘进机和2台掘锚机,连续工作时间16~18h/d,且输送物料中含有约26%的矸石｡

图2套筒链现场断裂照片

2、设计参数校核

运输驱动系统由电机､减速器､限矩离合器､驱动链轮组成,2套左右对称布置,其中电机功率P=55kW,额定转矩Te=330.1N·m,堵转转矩Td=825.2N·m,减速器减速比i=14.8716,驱动链轮分度圆直径d=φ0.24658m,套筒链抗拉极限f=500.5kN,分别对额定工况和堵转工况下链条的张力进行校核｡

(1)额定工况下套筒链拉力

综上分析,额定工况下链条的安全系数为12.6,大于设计值10,满足设计标准｡

3、链条性能分析校核

(1)破断力测试

为了在拉力机上对链条做拉伸试验[1-2],设计了链条拉伸工装,如图3所示｡一端为直径φ100mm的圆柱面,用于与拉力机装卡;另一端为60mm的U形口,垂直于U形口加工直径为φ24mm的销轴孔,用于与套筒链联接｡选用5节链条进行试验｡

图3链条拉伸工装

A厂家套筒链的拉伸性能曲线如图4所示｡由图4可知,在额定载荷39.82kN拉力下,链条伸长量为1.84mm,伸长率为0.48%;在堵转载荷99.54kN拉力下,链条伸长量为2.83mm,伸长率为0.74%;破断力561.16kN>500.5kN,满足设计指标｡

图4A厂链条拉伸性能曲线

B厂家套筒链的拉伸性能曲线如图5所示｡由图5可知,在额定载荷39.82kN拉力下,链条伸长量为0.77mm,伸长率为0.2%;在堵转载荷99.54kN拉力下,链条伸长量为1.62mm,伸长率为0.43%;破断力613.3kN>500.5kN,满足设计指标｡

图5B厂链条拉伸性能曲线

通过上述测试,A厂和B厂2种链条均满足设计指标,但从破断力和伸长率指标看,B厂性能更优｡

(2)硬度测试

应用手持式硬度计分别对2个厂家的链条硬度进行了测试,如图6所示｡

图6链条硬度测试

A厂生产的链条,外链板硬度为284HB,内链板硬度为332HB,相比设计指标350~391HB偏低10%左右;套筒硬度为483HB,相比设计指标360~510HB,满足设计要求｡

B厂生产的链条,外链板硬度为316HB,内链板硬度为311HB,相比设计指标350~391HB偏低10%左右;套筒硬度为621HB,相比设计指标360~510HB,满足设计要求｡通过上述测试,A厂和B厂2种链条,内､外链板硬度指标均不满足设计指标;套筒硬度指标均满足设计要求,但B厂家指标更优｡

4、故障原因判定

通过上述理论及试验分析,得到如下结果:

(1)整机运输系统动力参数匹配满足设计指标,套筒链拉伸性能满足设计指标,硬度指标略低于设计值;

(2)整机设计用于配套单台掘锚机,实际使用过程中,矿方将其作为集中破碎转载站同时服务于3台掘进机和2台掘锚机,且输送物料中含有约26%的矸石,说明该设备不能匹配该矿实际使用工况;

(3)链条断裂处普遍磨损严重,原因为链板磨损后导致链板截面变小,抗拉极限减小,加上链板硬度指标略低于设计值,导致链条断裂｡

5、链条结构优化

PZL2000/310履带式转载破碎机,在出现链条故障矿井已使用多台,且目前没有替代产品,基于操作习惯及备件供应原因,应矿方要求对链条进行了优化改进,具体措施为将套筒链内､外链板外轮廓由凹底形加强为平底形,如图7所示｡新结构降低了套筒链与运输槽的接触比压,加大了接触面积,提高了抗磨损性能[3-5]｡

图7套筒链的结构改进

经井下试验,在同等使用条件下,优化后的链条使用寿命由原来的180d提升至300d左右,提升了65%,效果明显｡

6、结语

对PZL2000/310履带式转载破碎机在某矿使用过程中运输用套筒链发生断裂的原因进行了分析,并提出了对应整改措施｡

(1)PZL2000/310履带式转载破碎机配套掘锚机进行巷道掘进,使用效果良好,推荐配套使用;

(2)PZL2000/310履带式转载破碎机作为集中破碎站或者破碎矸石使用,标准配套套筒式刮板链使用寿命不足,建议采用圆环链式刮板链;

(3)对于煤层局部夹矸巷道,配套使用改进后的套筒链,PZL2000/310履带式转载破碎机仍能较好地匹配现场工况｡

参考文献:

[1]赵理想,闫辉,唐金四.矿用高强度圆环链拉伸试验分析[J].煤矿机械,2022,43(2):76-78.

[2]徐秀琴,赵建祥,孟繁忠.汽车发动机正时套筒链耐磨性能研究[J].机械传动,2017,41(12):106-107.

[3]翟建华,张菀麟,王乾宝,等.刮板输送机扁平链磨损失效形式分析[J].机械强度,2018,40(1):205-210.[

4]毛君,王洪涛,谢苗,等.基于试验数据对刮板链平环疲劳寿命预测[J].机械强度,2019,41(4):964-970.[5]赵保林,李博,夏蕊,等.刮板输送机中板仿生耐磨优化试验研究[J].中国机械工程,2020,31(24):3006-3015.