選煤廠配倉刮板輸送機連接環、鏈條斷鏈事故的原因分析

張月飛+廉凱+柴吉磊+潘建峰

摘 要：刮板輸送機是選煤廠原煤、產品煤配倉使用的主要運輸設備，在選煤廠生產中起著重要的作用。刮板輸送機事故主要表現為刮板鏈條和連接環斷鏈，該事故對施工人員的人身安全沒有太大的威脅性，但會嚴重影響選煤廠的實際生產活動。

關鍵詞：刮板輸送機；鏈條；連接環；斷鏈事故

中圖分類號：TD528+.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.139

文章編號：2095-6835（2015）15-0139-02

刮板輸送機是現代選煤廠生產中常用的運輸設備，被廣泛用于原煤、產品煤的配倉運輸。刮板輸送機工作的正常與否，不僅對選煤廠的生產效率有直接影響，更對整個選煤配倉系統的安全、高效生產起著至關重要的作用。根據有關資料統計，2013—2014年，國內某大型選煤廠的刮板輸送機故障在影響該選煤廠正常生產的各類故障中占有較大比例，約占該廠某車間機電故障的10%～20%. 其中，鏈條、連接環斷裂故障在刮板輸送機故障中所占的比例最大，約為1/3～2/3，同時，該類斷裂故障的處理時間長，會對生產造成很大的影響。因此，加強對刮板輸送機的檢查、檢修、維護和保養，是選煤廠提高產量的有效途徑之一。刮板鏈是刮板輸送機最易出故障的部件，較大的磨損會使鏈環或連接環截面縮小、強度降低，進而出現斷鏈事故。斷鏈事故一部分是由于刮板鏈質量較差或操作、維護不良引起的；另一部分是由于對磨損零部件的檢查、更換不及時引起的。具體原因很多，現主要從以下幾方面介紹。

1 斷鏈事故的原因

1.1 質量較差

圓環鏈和連接環制造質量差會引發斷鏈。目前，我國礦用刮板輸送機使用的各種圓環鏈都是按照《礦用高強圓環鏈》（GB/T 12718—2001）生產制造的，該標準規定圓環鏈的破斷負荷（在拉伸試驗中成品鏈能承受的最大負荷）為刮板鏈拉力的10倍左右。因此，在正常使用中，由于安全系數很大，斷鏈的可能性很小。但由于部分生產廠家使用的材料達不到標準、制造工藝落后，導致圓環鏈在生產應用中發生了脆性或塑性斷裂事故。

脆性斷裂是由于拉應力而造成的，因此，又可稱為拉斷。圓環鏈的脆性斷裂一般發生在焊接的對口或焊縫熱影響區；連接環的脆性斷裂一般發生在鑄造彎曲段，即受力集中點。

脆性斷裂的圓環鏈焊縫處的斷口一般存在明顯的灰斑、氣泡等焊接缺陷，連接環斷裂點也存在類似的斑跡。此外，鏈環

焊縫熱影響區組織脆弱和連接環鑄造熱處理不良也會引發圓環鏈的脆性斷裂。

剪切應力會導致圓環鏈的塑性斷裂，也稱為圓環鏈剪斷。圓環鏈彎曲段的截面處會發生塑性斷裂，斷裂處的斷口與此處的最大剪切應力方向相平行，且會有明顯的塑性變形。

1.2 事故導致斷鏈

在刮板運輸機中，連接環用于鏈與鏈的連接，而連接環的連接則需依托螺栓完成，進而形成一個弧獨的靜不定梁，應力由其兩側共同承擔。刮板輸送機在長時間的運行狀態下，其螺栓會漸漸松動甚至丟失，如果未及時發現并給予相應的緊固或補充，則會導致連接環只有一側受力，變成懸臂梁。當變成懸臂梁的連接環承受的力較大時，易發生斷裂事故。脆性斷裂、塑性斷裂和混合斷裂是連接環的3種斷裂情況。連接環脆性斷裂的斷口位于危險斷面處，斷口平齊，與受力方向幾乎處于垂直狀態，且有明顯的放射狀條紋，連接環不存在質量問題而發生螺栓丟失的情況下會出現這種形式的斷裂；連接環的塑性斷裂與連接環的脆性斷裂有所不同，其斷口會出現明顯的塑性變形區域，與該處的最大剪切應力方向相平行，并呈現出暗灰色纖維狀，塑性斷裂產生的原因主要在于連接環質量不過關，質量差會導致連接環的屈服強度降低，當連接環的受力加大時會發生斷裂現象；混合斷裂一般是在連接環既存在質量問題，又存在螺栓丟失的情況下發生的，其斷口不僅會出現明顯的脆性斷裂區域，其邊緣還會留有剪切唇。

在刮板輸送機的運行過程中，當跳牙或錯位現象發生在鏈輪的鏈條上時，會沖擊頭軸、尾軸鏈輪牙齒上的連接環、鏈環，并磨損、腐蝕鏈環，在拉力強度降低的情況下，鏈環會受到外力沖擊作用而斷裂。以邊雙鏈刮板輸送機為例，其原因有以下2點：①箱體兩側鏈條張緊程度不一致，導致運行過程中設備一側鏈條松動、跳鏈；②運行過程中，因兩側鏈條中某一段的受力過大，造成鏈條整體拉伸變形，導致鏈條在機頭處跳牙。

刮板輸送機在滿載或過載的情況下啟動或連續頻繁啟動時，會使鏈條整體承受的動張力超過極限值。此時，如果鏈條中某一鏈環或某一連接環受到腐蝕、磨損，則易造成斷鏈。此外，有時上游溜槽落下過大的矸石、煤塊也會導致鏈條斷裂。

鏈環由刮板鏈組成，其節距并不相等，當節距長度相差過大時，會導致鏈環中的某一條鏈子需要承受更大的力、遭受的磨損程度也會比其他部位更大，當鏈條被腐蝕或磨損到一定程度時會斷鏈。

中部槽的磨損達到一定程度時，刮板在經過槽體底部的接頭處時便易被卡住。此時，用于連接該刮板兩側的鏈條會在瞬間承受十分大的力，如果此時鏈條的張力已經到達極限或已經被腐蝕、磨損到一定程度，鏈環和連接環會被輕易拉斷；中部槽整體不僅會使用于兩側刮板連接的鏈條出現受力不均勻的情況，當中部槽磨損十分嚴重時，會導致兩條鏈條中只有一條鏈條受力，在這種情況下，中部槽和鏈環之間的磨損會進一步加大，最終導致鏈條被拉斷。

在邊雙鏈型刮板輸送機中，如果使用的刮板出現彎曲，且又被用在熱軋槽幫鋼的中部槽，則會使鏈條在出槽時出現卡阻現象，鏈條也會因為受到額外的卡阻力而斷鏈。

在刮板傳輸機中，安裝、對接好刮板鏈后，還需對鏈條進行張緊，以使刮板鏈具備初張力。安裝好刮板運輸機后，在投入運行前，必須對其進行2～8 h的空載試運轉，并觀察鏈條在運轉過程中是否有伸長現象。如果有伸長，則必須重新調整鏈條，使之處于張緊狀態。在刮板運輸機重載運行的過程中，必須對鏈條的松緊程度進行檢查，如果發現鏈條松緊度不符合要求時，則需對其進行調整。鏈條過緊會導致刮卡現象發生時沒有緩沖空間。此時，鏈環所承受的張力負荷會超過極限值，最終導致斷鏈事故發生。在刮板輸送機中安裝鏈輪組件時，要注意其尺寸，伸出中部槽的長度不能過短，否則會增加鏈環所承受的張力負荷，刮板輸送機啟動時可能造成刮板鏈斷鏈。

1.3 鏈條、連接環自然損壞后斷裂

在刮板輸送機正常運行的狀態下，機頭鏈輪在傳動其鏈條和連接環時，速度會發生周期性的變化，這種速度變化會產生一種動載荷，雖然這種動載荷沒有瞬時沖擊對鏈條造成的作用力大，但刮板輸送機的鏈條長時間處于這種動載荷產生的拉力中，自然也會出現疲勞斷裂的現象。

在刮板運輸機運行的過程中，鏈條、連接環會與中部槽、煤塊、矸石接觸摩擦并出現磨損現象，而鏈環、連接環在與主動、從動鏈輪嚙合時，兩者之間的相對滑動也會磨損鏈條。此外，鏈環與鏈環、鏈環與連接環之間也會進行摩擦運動，進而導致鏈環和連接環磨損。這些自然磨損是導致鏈條出現斷裂的重要因素之一。因此，在刮板運輸機中，投入已使用的鏈條和連接環時，需對鏈環和連接環進行十分認真、細致的檢查，以確定磨損程度。此外，還需注意的是，圓環鏈伸長要在設計長度的2%及以下，鏈環的直徑磨損也要在2～3 mm及以下。

2 結束語

通過以上分析我們得知了導致刮板輸送機發生斷鏈事故的原因。在刮板輸送機的日常使用過程中，應有針對性地對斷鏈事故進行預防，并在實際生產過程中加大對設備的日常維護和檢修力度，從而有效避免斷鏈事故的發生，以確保刮板運輸機時刻保持良好的運行狀態，使選煤廠的生產效率得以有效提升。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕