技术服务

矿用链条故障分析及技术帮助

用户就是帕森斯链条的合作伙伴,帕森斯愿多方面地为用户开展增值活动:

●帮助收集基础数据,根据工况提供产品方案,并承接新产品开发服务;

●定期走访用户,跟踪产品使用,提供全程服务,建立快速反应机制;

●利用各种方式和途径,及时与用户协调、沟通;

●无偿地提供断环的常规失效分析;

●对可修复的旧链条开展检查修复业务;

●协助更换工作面输送机链条;

●根据客户需要提供操作、维护培训服务。

一.链条失效分析服务案例

疲劳断裂失效是矿用链条常见的一种失效形式,煤矿井下输送机工作时,链条处于运动状态,承受的是动载载荷,属于动态疲劳范畴,因此链条的使用寿命(疲劳寿命)与其工作时所受的载荷(应力)大小有直接关系,即矿用链条工作时所受的工作应力越高,其疲劳寿命越短,反之疲劳寿命则越长。通过大量系统的实验数据绘制的矿用链条工作应力与疲劳寿命关系曲线如下图所示。

从图中得知,链条只有在小于等于正常工作应力下(图中E点),其疲劳寿命才会很长,达9万次。除承受正常工作应力外,若链条再承受其它的力(过载弯曲力、干涉力、刮卡力、撞击力等),链条的疲劳寿命将会随着工作应力的增大而降低,即在图5中由曲线的E点向A点移动。例如,在图5中E点正常工作应力下,链条可使用两年以上(疲劳寿命9万次),若链条所受的力比E点正常工作应力提高50%,原来可用两年的链条仅能用4.5个月(疲劳寿命1.7万次,图中C点),如果再考虑腐蚀的影响,链条的疲劳寿命将更短。 工作应力高、安全裕度不足、工况条件恶劣,都会导致矿用链条发生疲劳失效。矿用链条疲劳失效可分为:过载弯曲疲劳,干涉,刮卡、卡阻撞击三种形式。

A. 过载弯曲疲劳

1. 失效特征

a. 断裂链环均为刮板下平环。 如右图所示:

b. 断裂位置均为链环直臂处, 多为焊接侧直臂。如右图 红框区域所示:

c. 链环断口附近有时可见伴生裂纹。 如右图所示:

d. 断环断口端面平整,剪切唇较少;

 e. 仔细观察链环断口形貌,有时可 见断裂起始源或疲劳辉纹。如右图 所示:

2. 过载弯曲疲劳的预防和应对措施

2.1. 预防

预防过载弯曲疲劳的发生可参考以下几点:

a. 不同厂家的链条、链轮、刮板、横梁搭配使用时,必须确认它们之间可相互兼容。

b. 链条下井前检查刮板、链环、横梁三者的装配及紧固情况。合理的紧固状态为:在螺栓达到紧固力矩后,链环与横梁和刮板间仍存有间隙,间隙不可过大也不可过小;

c. 保证链条、刮板或横梁与链轮正常啮合,平时注意平环、刮板或横梁与链轮啮合的痕迹是否有异常现象,若有异常应及时排除;

d. 每班注意检查有无断裂的横梁或刮板,一旦发现断裂的横梁或刮板应立即更换,否则易使链环发生过载弯曲疲劳;

e. 第一次发现刮板下链环在直臂特别是焊接处断裂时应给予足够重视,这往往是过载弯曲疲劳的前兆,此时应重点检查横梁是否存在频繁断裂未被更换的情况;检查横梁、链环与链轮的啮合情况;检查链轮是否有异常磨损;检查横梁与链轮底面、轮齿侧面间隙是否过小(见下图);检查是否存在跳轮、打滑以及横梁是否被链轮架起等现象,一旦发现上述情况应及时更换新横梁或新链轮。若无法找到确切原因,可将全部刮板错移一个或两个链环后观察一段时间。

2.2. 应对措施

若链条频繁出现刮板下链环直臂处断裂现象,则说明链条遭受了过载弯曲疲劳,此时应视情况采取如下措施:

a. 查看断环分布情况,若断环分布较集中,可将集中断环处两侧链条同时切除更换,甚至可将断环集中处的整条链条成对更换掉,注意新装的链条必须是配对链条。同时,将所有刮板错移一至两个平环。

b. 查看链环、横梁与链轮啮合情况,若链轮有异常磨损应及时更换新链轮,同时将所有刮板错移一至两个链环。

c. 检查横梁断裂及刮板螺栓紧固情况,横梁断裂和螺栓松动也是导致刮板下链环遭受过载弯曲疲劳断裂的原因之一,若横梁大量断裂或大多数螺栓松动,应细致的检查所有螺栓紧固情况和横梁断裂情况,发现松动的螺栓立即按力矩要求紧固或更换为新螺栓,发现断裂横梁立即更换,同时将所有刮板错移一至两个链环。

d. 若上述情况都没有出现或无法找到过载弯曲疲劳断裂的原因时,可适当降低采煤机的采煤速度,即适当降低链条的工作载荷,同时将所有刮板错移一至两个链环,避免频繁断链。也可向厂家寻求帮助。

e. 采取上述措施后仍频繁发生过载弯曲疲劳断链时,建议更换全部链条为新链条。

B. 干涉

1.干涉特征

干涉仅在过链轮时产生,多由横梁参与啮合影响链条与链轮正常啮合传动引起。干涉的特征是:

a. 刮板下链环可见明显的弯曲,如下图所示。

b. 刮板下平环顶部与链轮啮合的痕迹与非刮板下平环存在较大差异,如下图所示

c. 链条因干涉而断裂的位置多为刮板之后的立环顶部,如右图所示。

2.干涉预防和应对措施

由干涉引起的断链多在整机运行一段时间后出现,有时设计原因引起的干涉在整机试运行期间就会出现断链现象,干涉点磨削后断链反而有改善。因此干涉的预防需要平时多注意链条、链轮、刮板横梁的检查和维护,主要注意以下三点:

a. 注意检查平环与链轮的啮合磨损情况,注意对比刮板下平环和非刮板下平环是否存在较大差异。

b. 注意检查链轮的磨损痕迹,特别是异常的磨损痕迹。比如链轮齿顶、轮齿根部、滚筒等处是否有异常的损伤痕迹。

c. 剔除断环添加接链环时,细致检查断环附近的刮板下平环是否有弯曲现象,一旦发现上述问题,首先应确认产生干涉的具体原因(如无法确认问题源,可向厂家寻求帮助),找到原因  后做针对性调整或更换。

C. 刮卡、卡阻、撞击

1.特征

刮卡、卡阻、撞击的产生原因可分为两类,一是由输送机本身引起;二是由负载引起。

因刮卡、卡阻、撞击导致链条断裂的主要特征是:断环多为刮板下平环的顶部,且多为链环前进方向反向的顶部断裂,如图例所示。

a.刮卡、卡阻、撞击产生时常伴有以下一种或多种特征: 有底板掉落或开焊现象,多为机头或机尾过度槽及变线槽处。

b. 刮板产生弯曲现象,横梁也有断裂现象。

c. 有过渡槽底板的工艺孔盖板脱落现象。

d. 有侧板撞损或开焊现象。

e. 中部槽或过渡槽间有搭接错位形成的台阶现象。

f. 工作面倾角大,煤质较硬且大块煤较多或工作面矸石含量大。

2. 预防

刮卡、卡阻、撞击的预防主要在于及时发现撞击点并消除。具体预防措施参见本手册关于维护章节内容。

3.应对措施

刮卡、卡阻、撞击对链条造成的损伤早期较难发现,且链环的损伤有轻有重,当较重的损伤扩展至危险截面时便会发生断链,此时若不采取措施,后期易发生批量断链问题。因此刮卡、卡阻、撞击点发现的越早,采取应对措施越早越有效。

首先,出现3次平环尾向顶部断裂时,应引起高度重视,参照特征的描述确认是否属于刮卡、卡阻、撞击引起的断链,一经确认,应立即停机彻查刮卡、卡阻、撞击点,发现后即时修复或消除,否则不得开机运煤(注:发生断链时,也可向厂家寻求帮助)。

其次,修复刮卡、卡阻、撞击点后,应将所有刮板错移一个或两个平环安装。此方法也适用于链条换工作面使用。再次,工作面遇断层或含矸量较大时,适当降低采煤速度,减小输送机工作负荷,同时注意遇有大块煤时,应预破碎后再输送。平时注意避免输送机带载启动。

若断链集中在输送机链条的某一段内,应将此段链条或整条双链同时更换为新配对的链条,同时在临近新链两端的旧链开始,尽快将所有刮板错移一个或两个平环安装。

若频繁出现断链且断链分布较分散时,建议更换全部新配对链条,升井的旧链条可交由厂家修复后再用

二. 链条更换工作面时的注意事项

矿用链条服役完一个工作面后,需要继续服役于下一个工作面时,矿方应依照以下步骤进行检查确认和安装维护。

1.检查确认

首先对准备升井的链条在现工作面的服役状态进行标识和标记,服役状态包括链条的运行方向、链条的工作位置、链条上装配刮板位置、链条磨损和腐蚀状况等内容。在链条张紧的状态下测量链条的磨损伸长量(或在地面测链条总长及配对时进行)。

拆除所有链条上的刮板和横梁,抽检链条的尺寸、有条件的情况下测试链条的机械性能、疲劳寿命等技术参数,根据检测结果评估链条的残存寿命,保证链条的残存寿命大于待服役工作面的开采周期。同时注意配套输送机的整部链条必须是残存寿命相近的链条。

对评估合格后的链条进行目视检查,切除带有严重损伤的链环。目视检查后再进行无损探伤(磁粉探伤或着色探伤)检测裂纹,切除带有裂纹的链环,用接链环替换切除的链环,或返回制造厂修配。

将最后确认可再次服役的链条使用测长机在标准规定的张紧力下重新测长、配对,注意每对的两条链条平环直臂外侧的标记应相同。

确认与链条配合使用的其它部件与链条间可互相兼容,无干涉、刮卡、链条损伤等问题。

2.安装

下井安装时应保证链条在新工作面的运行方向、链条位置、刮板位置及其它服役状态符合规定的要求。

3.下井

旧输送机更换工作面使用时与新输送机相似,也要经历安装、调试、试生产等过程。在之后一个月的磨合期内应密切注意链条张紧力的大小(应每天使用张紧力测试仪测量,见下图),防止出现堆链现象。磨合期内无异常后可投入正常生产。

4.张紧力测试仪使用说明

4.1 使用方法

a.将预紧力测试仪放在三个链环上,操作手动泵,直到链环间空隙达到3毫米,如下图所示。

b. 此时从压力表读出压力值,查阅下面的压力值与吨位对照表即可得到链条预紧力吨位:

c.逆时针旋转手动泵手轮将测试仪卸压。

4.2 注意事项

a.勿过载超过20吨;

b.当预紧力就位时,勿给链条施加额外的力;

c.保持液压油清洁;

d.勿扔放,勿施加除必要的放置测试仪的任何力;

e.保持油位正确;

f.操作前,每次检查压力表是否为零。

4.3 安全事项

当操作或提携时,确保手和所有铰接处远离以防夹手,确保手与所有节点清洁。