重載刮板輸送機(jī)滑道在不同工況中的磨損分析與研究

杜永祿

（陽(yáng)煤三礦， 山西 陽(yáng)泉 045008）

引言

近年來(lái)，使用重載荷傳送帶的需求日益增加。刮板是超重載卸料器的關(guān)鍵部分，它主要由中板、底板、槽、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和堵煤板組成。其中，滑槽的重量占整個(gè)刮板的80%。滑槽的失效將不可避免的導(dǎo)致整個(gè)刮板運(yùn)輸失效或造成事故。主要的滑道故障原因是磨損，而磨損最嚴(yán)重的刮板是其中間的承重板[1]。

1 重載刮板輸送機(jī)滑道磨損測(cè)試

為了獲得準(zhǔn)確實(shí)用的測(cè)試結(jié)果，研究工作采用MLS-225濕砂半自由磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，測(cè)試儀器如圖1所示，并且磨損測(cè)試儀可以準(zhǔn)確的模擬重載刮板輸送機(jī)滑道實(shí)際運(yùn)行狀況和影響因素。里面的橡膠輪磨損測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)混合材料并驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)磨損帶中間板標(biāo)本，以及磨損控制系統(tǒng)測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)不同接觸壓力、溫度、速度滑動(dòng)變化。試樣磨損量通過(guò)電子測(cè)量分析平衡。

圖1 檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)板材示意圖

根據(jù)磨損試驗(yàn)機(jī)試樣架的尺寸，首先切割材料NM400的中間板，然后精煉達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸。標(biāo)準(zhǔn)尺寸（長(zhǎng)度×寬度×高度）為57mm×25.5mm×6mm，如圖2所示。其中的NM400板碳含量為4%～5%，鉻含量為25%～30%，和布氏硬度（HB）值約為400，強(qiáng)度高耐腐蝕材料。另外，NM400板材可切割，彎曲和焊接容易。考慮到中間板的接觸情況，測(cè)試樣本物質(zhì)采用煤，脈石和水用于組成混合材料。在工作環(huán)境中相對(duì)濕度（RH）從中變化的中間板10%至90%，另外當(dāng)?shù)卮嬖诿旱V滲水，混合料的含水量很高。

根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)MT/T 105-2006“刮板輸送機(jī)規(guī)格”，帶動(dòng)力的刮板輸送機(jī)大于450 kW的是重型刮板輸送機(jī)。在這項(xiàng)研究中，刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGB1200/4800，功率為4 800 kW，屬于超重載型刮板輸送機(jī)[3]。在實(shí)際工作中，刮板輸送機(jī)是一般采用分班形式，每班連續(xù)8小時(shí)工作時(shí)間。考慮到刮板輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，接觸壓力和滑動(dòng)速度的值以某實(shí)際案例中的測(cè)試為標(biāo)準(zhǔn)。不同接觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)換通過(guò)調(diào)整控制磨損測(cè)試儀系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力和滑動(dòng)速度。為了更好地研究磨損特性減少隨機(jī)性造成的誤差并保證準(zhǔn)確性和可靠性，每組測(cè)試持續(xù)8 h，測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試記錄在同一時(shí)間。

2 重載刮板輸送機(jī)滑道磨損測(cè)試結(jié)果討論

分析接觸壓力、混合材料的不同組成和滑動(dòng)速度對(duì)滑板中間標(biāo)本板的磨損量的影響。

在滑動(dòng)速度為1.3m/s時(shí)的接觸壓力、磨損量顯著增加。當(dāng)水、煤和矸石的質(zhì)量比例為3∶2∶1時(shí)，隨著接觸壓力的增加，磨損損失變化增加；當(dāng)比例是2∶2∶2時(shí)磨損量緩慢變化；當(dāng)比例為1∶2∶3時(shí)，起初磨損損失變化很大，然后平穩(wěn)接觸壓力達(dá)到4.56 kPa。當(dāng)接觸壓力為4.56 kPa，中間板試樣3種混合材料的磨損量為0.050 0 g，0.069 2 g和0.081 8 g。

在接觸壓力一定（4.56 kPa）時(shí)，研究磨損量隨速度的變化關(guān)系。經(jīng)測(cè)試：當(dāng)滑動(dòng)速度為1.5m/s時(shí)，中間板三種材料的磨損量為0.060 0 g，0.079 2 g和0.098 0 g；當(dāng)滑動(dòng)速度為1.85m/s時(shí)，中間板三種材料的磨損量為0.069 9 g，0.089 2 g和0.101 0 g；當(dāng)滑動(dòng)速度為2.1m/s時(shí)，中間板三種材料的磨損量為0.100 0 g，0.117 8 g和 0.130 0 g。

由以上測(cè)試分析得出以下結(jié)論：在特定滑動(dòng)速度的情況下，磨損損失隨接觸壓力增加而增加；在具體的情況下固定接觸壓力時(shí)，磨損隨著滑動(dòng)速度增加而增加；在特定的接觸壓力和滑動(dòng)速度下，水，煤和矸石的比例越高磨損減少；隨著接觸壓力和滑動(dòng)速度的增加，中間板樣本變得相對(duì)較軟，因此，隨著接觸壓力和滑動(dòng)速度的增加，磨損量呈增加趨勢(shì)[4]。

3 案例對(duì)比討論

由于混合材料成分、中間板材工作條件、使用時(shí)間，在實(shí)際操作中動(dòng)態(tài)磨損情況中間板與混合材料之間的機(jī)制變化可以積累比試驗(yàn)測(cè)試當(dāng)中更多的寶貴數(shù)據(jù)[5]。從磨損分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)中可以得到磨損程度的劃分：輕微磨損，中度磨損和嚴(yán)重磨損區(qū)域。輕微的磨損區(qū)域是接觸壓力小于4.9 kPa，滑動(dòng)速度小于1.48m/s的區(qū)域。在輕微磨損區(qū)域，磨損量的值相對(duì)較低并且表面損失輕微;磨損機(jī)制也是主要的磨料磨損。嚴(yán)重的磨損區(qū)域是其所在的區(qū)域接觸壓力大于5.7 kPa，滑動(dòng)速度為大于1.90m/s。在嚴(yán)重的地區(qū)，磨損是相對(duì)的高和表面損傷嚴(yán)重；還有磨損機(jī)制主要是疲勞磨損。輕微和外面的區(qū)域嚴(yán)重的地區(qū)是中度磨損。在中等磨損的地區(qū)，磨損量適中，磨損表面損傷一般；磨損機(jī)制包括黏合劑和腐蝕磨損。

當(dāng)接觸壓力和滑動(dòng)速度相對(duì)較小，中間板和混合之間的相互摩擦材料首先發(fā)生在脈石微凸體上。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，微凸起引起的屬于中間板表面磨損和材料脫落，低壓力磨損。另外，如圖2所示，磨損形式為顆粒磨損。在摩擦過(guò)程中，大部分顆粒磨損磨碎了中間板的表面使其有幾個(gè)小劃痕，并且少量的顆粒切割中間的表面板上形成切割痕跡。顆粒磨損與接觸壓力，滑動(dòng)速度和混合材料組成有關(guān)；該更大的接觸壓力，滑動(dòng)速度和矸石組成磨損越嚴(yán)重。

圖2 案例中重載刮板輸送機(jī)滑道磨損情況

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際工程案例中的滑道磨損情況進(jìn)行分析得出了“重載刮板輸送機(jī)滑道在不同工況中磨損損失隨著接觸壓力、滑動(dòng)速度的增加而增加”的結(jié)論，并提供了有效和實(shí)用的測(cè)試方法，研究結(jié)果為其理論分析及構(gòu)型優(yōu)化提供支持。