选煤厂配仓刮板输送机连接环、链条断链事故的原因分析

张月飞+廉凯+柴吉磊+潘建峰

摘 要：刮板输送机是选煤厂原煤、产品煤配仓使用的主要运输设备，在选煤厂生产中起着重要的作用。刮板输送机事故主要表现为刮板链条和连接环断链，该事故对施工人员的人身安全没有太大的威胁性，但会严重影响选煤厂的实际生产活动。

关键词：刮板输送机；链条；连接环；断链事故

中图分类号：TD528+.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.139

文章编号：2095-6835（2015）15-0139-02

刮板输送机是现代选煤厂生产中常用的运输设备，被广泛用于原煤、产品煤的配仓运输。刮板输送机工作的正常与否，不仅对选煤厂的生产效率有直接影响，更对整个选煤配仓系统的安全、高效生产起着至关重要的作用。根据有关资料统计，2013—2014年，国内某大型选煤厂的刮板输送机故障在影响该选煤厂正常生产的各类故障中占有较大比例，约占该厂某车间机电故障的10%～20%. 其中，链条、连接环断裂故障在刮板输送机故障中所占的比例最大，约为1/3～2/3，同时，该类断裂故障的处理时间长，会对生产造成很大的影响。因此，加强对刮板输送机的检查、检修、维护和保养，是选煤厂提高产量的有效途径之一。刮板链是刮板输送机最易出故障的部件，较大的磨损会使链环或连接环截面缩小、强度降低，进而出现断链事故。断链事故一部分是由于刮板链质量较差或操作、维护不良引起的；另一部分是由于对磨损零部件的检查、更换不及时引起的。具体原因很多，现主要从以下几方面介绍。

1 断链事故的原因

1.1 质量较差

圆环链和连接环制造质量差会引发断链。目前，我国矿用刮板输送机使用的各种圆环链都是按照《矿用高强圆环链》（GB/T 12718—2001）生产制造的，该标准规定圆环链的破断负荷（在拉伸试验中成品链能承受的最大负荷）为刮板链拉力的10倍左右。因此，在正常使用中，由于安全系数很大，断链的可能性很小。但由于部分生产厂家使用的材料达不到标准、制造工艺落后，导致圆环链在生产应用中发生了脆性或塑性断裂事故。

脆性断裂是由于拉应力而造成的，因此，又可称为拉断。圆环链的脆性断裂一般发生在焊接的对口或焊缝热影响区；连接环的脆性断裂一般发生在铸造弯曲段，即受力集中点。

脆性断裂的圆环链焊缝处的断口一般存在明显的灰斑、气泡等焊接缺陷，连接环断裂点也存在类似的斑迹。此外，链环

焊缝热影响区组织脆弱和连接环铸造热处理不良也会引发圆环链的脆性断裂。

剪切应力会导致圆环链的塑性断裂，也称为圆环链剪断。圆环链弯曲段的截面处会发生塑性断裂，断裂处的断口与此处的最大剪切应力方向相平行，且会有明显的塑性变形。

1.2 事故导致断链

在刮板运输机中，连接环用于链与链的连接，而连接环的连接则需依托螺栓完成，进而形成一个弧独的静不定梁，应力由其两侧共同承担。刮板输送机在长时间的运行状态下，其螺栓会渐渐松动甚至丢失，如果未及时发现并给予相应的紧固或补充，则会导致连接环只有一侧受力，变成悬臂梁。当变成悬臂梁的连接环承受的力较大时，易发生断裂事故。脆性断裂、塑性断裂和混合断裂是连接环的3种断裂情况。连接环脆性断裂的断口位于危险断面处，断口平齐，与受力方向几乎处于垂直状态，且有明显的放射状条纹，连接环不存在质量问题而发生螺栓丢失的情况下会出现这种形式的断裂；连接环的塑性断裂与连接环的脆性断裂有所不同，其断口会出现明显的塑性变形区域，与该处的最大剪切应力方向相平行，并呈现出暗灰色纤维状，塑性断裂产生的原因主要在于连接环质量不过关，质量差会导致连接环的屈服强度降低，当连接环的受力加大时会发生断裂现象；混合断裂一般是在连接环既存在质量问题，又存在螺栓丢失的情况下发生的，其断口不仅会出现明显的脆性断裂区域，其边缘还会留有剪切唇。

在刮板输送机的运行过程中，当跳牙或错位现象发生在链轮的链条上时，会冲击头轴、尾轴链轮牙齿上的连接环、链环，并磨损、腐蚀链环，在拉力强度降低的情况下，链环会受到外力冲击作用而断裂。以边双链刮板输送机为例，其原因有以下2点：①箱体两侧链条张紧程度不一致，导致运行过程中设备一侧链条松动、跳链；②运行过程中，因两侧链条中某一段的受力过大，造成链条整体拉伸变形，导致链条在机头处跳牙。

刮板输送机在满载或过载的情况下启动或连续频繁启动时，会使链条整体承受的动张力超过极限值。此时，如果链条中某一链环或某一连接环受到腐蚀、磨损，则易造成断链。此外，有时上游溜槽落下过大的矸石、煤块也会导致链条断裂。

链环由刮板链组成，其节距并不相等，当节距长度相差过大时，会导致链环中的某一条链子需要承受更大的力、遭受的磨损程度也会比其他部位更大，当链条被腐蚀或磨损到一定程度时会断链。

中部槽的磨损达到一定程度时，刮板在经过槽体底部的接头处时便易被卡住。此时，用于连接该刮板两侧的链条会在瞬间承受十分大的力，如果此时链条的张力已经到达极限或已经被腐蚀、磨损到一定程度，链环和连接环会被轻易拉断；中部槽整体不仅会使用于两侧刮板连接的链条出现受力不均匀的情况，当中部槽磨损十分严重时，会导致两条链条中只有一条链条受力，在这种情况下，中部槽和链环之间的磨损会进一步加大，最终导致链条被拉断。

在边双链型刮板输送机中，如果使用的刮板出现弯曲，且又被用在热轧槽帮钢的中部槽，则会使链条在出槽时出现卡阻现象，链条也会因为受到额外的卡阻力而断链。

在刮板传输机中，安装、对接好刮板链后，还需对链条进行张紧，以使刮板链具备初张力。安装好刮板运输机后，在投入运行前，必须对其进行2～8 h的空载试运转，并观察链条在运转过程中是否有伸长现象。如果有伸长，则必须重新调整链条，使之处于张紧状态。在刮板运输机重载运行的过程中，必须对链条的松紧程度进行检查，如果发现链条松紧度不符合要求时，则需对其进行调整。链条过紧会导致刮卡现象发生时没有缓冲空间。此时，链环所承受的张力负荷会超过极限值，最终导致断链事故发生。在刮板输送机中安装链轮组件时，要注意其尺寸，伸出中部槽的长度不能过短，否则会增加链环所承受的张力负荷，刮板输送机启动时可能造成刮板链断链。

1.3 链条、连接环自然损坏后断裂

在刮板输送机正常运行的状态下，机头链轮在传动其链条和连接环时，速度会发生周期性的变化，这种速度变化会产生一种动载荷，虽然这种动载荷没有瞬时冲击对链条造成的作用力大，但刮板输送机的链条长时间处于这种动载荷产生的拉力中，自然也会出现疲劳断裂的现象。

在刮板运输机运行的过程中，链条、连接环会与中部槽、煤块、矸石接触摩擦并出现磨损现象，而链环、连接环在与主动、从动链轮啮合时，两者之间的相对滑动也会磨损链条。此外，链环与链环、链环与连接环之间也会进行摩擦运动，进而导致链环和连接环磨损。这些自然磨损是导致链条出现断裂的重要因素之一。因此，在刮板运输机中，投入已使用的链条和连接环时，需对链环和连接环进行十分认真、细致的检查，以确定磨损程度。此外，还需注意的是，圆环链伸长要在设计长度的2%及以下，链环的直径磨损也要在2～3 mm及以下。

2 结束语

通过以上分析我们得知了导致刮板输送机发生断链事故的原因。在刮板输送机的日常使用过程中，应有针对性地对断链事故进行预防，并在实际生产过程中加大对设备的日常维护和检修力度，从而有效避免断链事故的发生，以确保刮板运输机时刻保持良好的运行状态，使选煤厂的生产效率得以有效提升。

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〔编辑：张思楠〕