刮板输送机中刮板磨损问题的分析与改进

薛秀丽

（西山煤电马兰矿， 山西 古交 030200）

引言

近年来，刮板输送机作为煤炭开采过程中重要的运输设备得到了广泛的应用，极大推动了我国煤炭行业的发展[1]。在煤炭开采装运过程中刮板输送机承担着煤炭运输的任务，其性能的好坏直接关系着煤炭开采工作的安全和效率。刮板输送机具有结构简单、承载面积大、挠曲性能好等优点，在煤炭的开采运输过程中较为常见。刮板作为推动煤炭顺利前移的主要部件，在工作过程中不仅要承受煤炭的撞击，同时也与输送机的溜槽、槽帮等存在剐蹭现象，极易出现刮板的磨损，进而产生漏煤或溜煤现象，降低输送机的输送效率[2-3]。因此，有必要对刮板的磨损问题进行研究和改进，以达到延长刮板使用寿命的目的，保证刮板输送机的运煤效率。

1 刮板输送机的组成及工作原理

刮板输送机主要由机头部、中间部、机尾部、附属部件四部分组成。其中机头部主要为输送机提供动力，包括机头架、电机、减速器、联轴器、链轮等；中间部主要是带动煤炭运输的部分，包括过渡槽、中部槽、链条、刮板等；机尾部主要保证刮板链能够顺利返回，包括机尾架、导向装置等；附属部件主要完成输送机运行过程中的姿态调整，包括千斤顶、近链装置等。

刮板输送机的主要功能是将开采得到的煤炭、矿石放入输送机的溜槽，通过链条带动刮板将溜槽内的物料逐渐输送至矿井之外进行卸载。输送机的工作过程及原理如下：首先启动驱动电机，通过液力变矩器、减速机等传动部件进行降速增扭，保证输送机运转所需的扭矩；减速机的低速轴端连接链条的驱动轮用于驱动链条的旋转，拽动刮板循环将煤炭等物料沿滑槽不断前移，直到输送机机头位置进行卸载，完成一个物料的输送过程。由于刮板链上装有较多的刮板，其无限循环工作可实现煤炭、矿石等物料的连续输送。

2 刮板磨损问题的提出及分析

刮板输送机的工作条件恶劣，各传动部件、链轮链条等在工作过程中处于连续运转状态。研究表明[4-6]，输送机的主要失效形式是磨损失效和疲劳失效。其中磨损失效包括中部槽磨损、刮板链磨损、齿轮磨损、链轮磨损、轴承磨损、链板磨损等；疲劳失效包括中部槽的疲劳破坏、链轮疲劳破坏等。实践发现刮板输送机工作过程中磨损较快的部件是刮板，刮板作为输送机中的重要部件，一旦出现磨损就会降低单位时间输送机的运输量，必须引起高度重视。

刮板磨损较快的可能原因如下：第一是刮板在连续输送煤炭、矿石等过程中与溜槽工作面上的残余煤渣等摩擦，同时也与两侧槽边缝隙中的煤炭、矿石等摩擦，导致刮板的底面与侧面磨损较快，并且偶尔的煤块、矿石等对刮板上表面的砸压更会加剧刮板工作过程中的磨损；第二是偶尔会有煤块、矿石等掉到溜槽的底部，刮板运转过程中它们会卡擦刮板下表面，加剧刮板的磨损，因此有必要对现有刮板的结构进行改进设计。

3 刮板结构的改进设计

针对刮板磨损问题对当前输送机使用的刮板进行了结构改进，以降低刮板与溜槽、槽帮之间的磨损，降低煤块等砸落冲击对刮板磨损的影响。改造之后的刮板结构如下页图1 所示。由图1 可以看出在原来刮板的基础上增加了滚动装置、溜槽清扫结构、弹性缓冲结构，改进之后的刮板减小了刮板的摩擦磨损，同时也降低了刮板所受煤块等的冲击，保证了刮板输送机的运行平稳性和输送效率。

图1 改进后的刮板结构

3.1 增设滚动装置

通过在刮板底面设置滚动体，减小了刮板底面与溜槽工作面之间的摩擦系数，降低了刮板运转过程中的摩擦阻力，减小了刮板底面的磨损。同时此改进还能够降低刮板输送机运行过程中的能耗，提高整个输送机的能源利用率，保证输送机的高效运行。通常大多矿用刮板输送机均存在转弯情况，因此刮板与槽帮等部件之间也会存在摩擦情况，通过在原刮板的两侧设置滚动体，变滑动为滚动，减小了二者之间的摩擦磨损。

3.2 增设缓冲装置

输送机长期运行过程中经常存在大块煤块、矿石等跌落砸击刮板的情况，不仅会加速刮板的损坏，还会增加刮板与溜槽工作表面之间的磨损，长此以往就会造成刮板的损坏，降低整个刮板输送机的使用寿命。为了降低砸击对刮板和整个输送机的冲击程度，在刮板的底面和两侧分别增加了缓冲装置，缓冲装置具体的结构如图2 所示。

图2 缓冲装置示意图

缓冲装置主要由滚珠、缓冲机构主体、滚珠托架、外部弹簧和内部弹簧等零部件组成。其中滚珠的功能是将原来接触面的滑动摩擦转变为滚动摩擦，均匀布置在刮板底面和两侧面；滚珠托架主要用于支撑滚珠，将滚珠与弹簧之间隔离避免直接摩擦，并且在滚珠托架心部添加润滑脂，实现滚珠的油脂润滑，减小滚珠的磨损。内部弹簧主要是支撑滚珠，使其能够与溜槽工作面或者槽帮等可靠接触，在输送机工作过程中处于压缩状态；缓冲机构主体主要支撑内外弹簧，约束滚珠；外部弹簧主要吸收冲击能量，达到缓冲的效果，同时也为滚珠与溜槽的紧密接触提供弹力。

3.3 增设清扫装置

为了使每个刮板能够最大量地运输煤炭、矿石等物料，及时清理溜槽内的碎煤或煤渣，避免刮板与溜槽工作面之间存在积煤，改进之后的刮板结构尾部配置了一个清扫装置。清扫装置材料采用Mn13高猛钢，其中Mn 含量（质量分数）在11%～14%之间，该材料具有很好的耐磨性和抗冲击性，能够满足输送机对溜槽工作面的长期清扫。清扫装置的紧固螺栓孔加工成腰型孔，当清扫装置长期使用磨损过大影响清扫效果时，可以通过松开紧固螺栓，将清扫装置向下移动至合适的位置之后紧固螺栓继续使用，调整较方便且利用率较高。通过增加清扫装置能够使槽底平整无煤，保证滚珠与溜槽工作面紧密接触，减小二者之间的摩擦磨损，提高刮板输送机的输送效率。

4 应用效果分析

与当前输送机使用的刮板相对比，改进之后的刮板在实际应用过程中体现出了较多的优势：

1）刮板底面的滚珠彻底改变了刮板底面与溜槽工作面、刮板底面与槽帮等之间的摩擦状态，降低了接触面之间的磨损。滚动摩擦形式不仅增加了刮板的使用寿命，而且间接的保护了溜槽的工作表面，使溜槽的故障概率大大降低，同时还降低了刮板输送机的工作阻力，起到了节约能源的效果。

2）刮板底部和两侧安装缓冲装置，当刮板受到煤块、矿石等砸落时，冲击振动得到了明显的改善，整个运输机受到的冲击作用较小，降低了整机的抖动强度，保证了输送机运行的平稳可靠。

3）增加清扫装置，降低了刮板走过之后的漏煤量，减少了溜槽工作面的碎煤和煤渣，提高了刮板输送机的输送能力，同时也保护刮板底部的滚珠，使其能够与溜槽工作面可靠接触。