刮板输送机断链原因分析
发布日期：2024-07-08 08:18:28
因煤矿井下工作环境复杂，刮板输送机的传动系统在长期负重工作时极易发生故障，轻者导致刮板输送机运行效率降低，影响煤矿井下的综采作业速度，严重者甚至造成人员伤亡事故。据统计，在煤矿井下刮板输送机的事故中，链传动系统的链环断裂、链轮破损事故占到了链传动事故的60%以上，给煤矿生产企业的正常生产造成了极大的影响，因此迫切需要对链传动系统的断链原因进行分析并针对性的制定结构优化措施，降低链传动系统发生故障的概率，提升煤矿井下的综采作业效率。 断链原因分析 刮板输送机的链传动系统在工作时发生链条断裂事故的原因主要包括内力因素以及外力因素。 内力因素 1）链环的材质及制造工艺不能满足相关要求导致链环在运行过程中发生塑性变形或者脆性断裂； 2）煤矿井下工作条件恶劣、湿度大，导致链环、链轮发生腐蚀、生锈等，降低了链环的结构强度； 3）链环与链轮长期啮合过程中发生磨损、疲劳断裂等。链轮与链环工作时，因链环在载荷作用下发生形变导致其与链轮在啮合时的接触区域变小，且位置在链窝区的边缘处，结构强度较弱，长期运行导致了疲劳破坏。 外力因素 1）刮板输送机启动负荷大导致的链环断裂，在高负荷情况下，刮板输送机属于重载启动工况，启动时的动张力过大，易导致链环断裂； 2）卡链造成的刮板输送机链环断裂。煤矿井下地质环境复杂，刮板输送机在工作时一旦发生煤矸石等异物卡阻，将导致链传动系统发生极大的应力冲击，导致链环断裂、链轮压溃。 经对某矿多年来链传动系统发生断链、链轮破损事故的统计，因链环与链轮长期啮合过程中发生磨损、疲劳断裂原因导致的事故占到了总事故的80%以上，因此本文重点对该现象进行分析。 链轮与链环啮合仿真模型的建立及分析 本文以某型刮板输送机为研究对象，根据其链传动系统的结构特征，利用Creo三维建模软件建立刮板输送机链传动系统啮合的三维模型。将三维模型导入到ANSYS仿真分析软件中，对链轮和链环均采用8节点单元的六面体网格划分。如图1所示。 为了提高仿真分析的准确性，以相邻两个链环与链轮啮合时的情况为分析对象，假设链传动系统工作时所受的载荷是均匀分布在链环的断面上的，设置材料弹性模量为200GPa，密度为7.6×10（-6次方）kg/mm3，根据所选刮板输送机满载工作时的实际情况设置拉力P2=1369.9kN、P1=1369.9kN。 在对链环和链轮的啮合情况进行分析时，主要是为了对啮合时的受力变形情况进行分析，进而通过优化改善链轮与链环啮合的受力状况，因此本文重点关注啮合时变形量最大的链窝区的形变情况，其仿真分析结果如下页图2所示。 由仿真分析结果可知，在啮合时链窝区的最小变形约为6.06×105mm、其最大变形为0.0272mm，最大变形位于立环开档的链窝区的边缘处，在整个啮合的过程中链轮在承载区域的受力极不均匀，形变梯度较大，因此在实际啮合过程中易出现链轮和链环在啮合位置的压溃现象，长期工作也加剧了链环与链轮在啮合区域的磨损，加速了疲劳破坏。
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