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AFC链条管理策略

---马克.牛顿(澳大利亚Ellton Longwall公司经理,中国帕森斯链条经销商)
译注: 马克先生长期从事澳大利亚煤矿设备配套服务,与英国帕森斯和中国帕森斯长期合作,对矿用链条的使用与维护有深刻的理解,希望该文章对用户选择、使用和维护帕森斯链条有所帮助。

矿用链可以为生产所用也可以造成停产。在大多数美国的长工作面煤矿使用的是为AFC配送的42mm链条,许多矿使用的是48mm链条甚至是52mm链条,大规格可以延长链条的寿命。长面煤矿操作者们常常希望在链条停止服务之前48mm链条可以生产出1100多万吨煤,使用52mm的希望能生产出2000多万吨煤。如果开采一个或两个工作面没有由于链条失效造成停产,大规格链条虽然价格贵但是值得。但是如果由于疏于管理、使用不当、监管不力或由于环境因素的影响产生了应力腐蚀裂纹(SCC)引起链条断裂,整个煤矿将面临很大问题,在此情况下,由于链条付出的代价远没有实际意义。

如果工作面的操作者没有根据实际情况使用好链条,即使是最好的链条,造成的计划外停产也也很容易抹去购买链条所付出的高昂的代价,那么操作者应该怎样做呢?他们应该充分注意矿井的特定条件,仔细选择链条。在购买了链条之后,他们要花费必要的额外的时间和金钱来恰当的管理投资,这样可以获得更多的实际利益。

热处理可以增加链条的强度,减少脆性,释放内应力,增加抗磨损,或改善链条的机械性能。热处理已经变成了一门精密的艺术形式,每个厂家都不尽相同,目的是在金属性能和适应生产需要之间取得最佳平衡。硬度在链环上分布不同的链环是帕森斯链条使用的更复杂的技术,它的顶部硬度保持很高为的是抗磨损,而在直臂部稍软为的是增加链条的工作时候的韧性和延展性。

硬度是抗磨损的能力,用布氏硬度(HB)或韦氏硬度(HV)来表示。韦氏硬度刻度是成正比的,800HV就比100HV硬8倍,从最软到最硬的材料提供了比例刻度。对于低硬度值,最大300,韦氏和布氏硬度结果差不多,对于高一些的硬度值,由于压球的失真布氏结果会偏低。

冲击试验是测量材料的脆性,在被测链环焊接处做个切口,放置在摆锤的路径上,导致材料断裂的能量由摆锤的能量缩减量测出。

大多数链条制造商在每批链条中都会剩余几米,用作完全破坏性试验,实验结果和证书通常都与链条一起交给客户,一般情况下链条都是50米配对。在试验负荷下的延伸率和破断延伸率都标注在破坏性试验结果的曲线上。

最佳的链条:

目标是综合了这些特点、制造最佳性能的链条,它包括以下性能:

  • 高的拉伸强度
  • 耐环间磨损性能高
  • 高的耐链轮损坏
  • 高的抗马氏裂纹性能
  • 韧性提高
  • 疲劳寿命延长
  • 遏制应力腐蚀裂纹(SCC)

然而没有一个完美的解决方案,只有部分让步。高的屈服点会导致内残余应力高,如果再增加硬度提高了抗磨损性能,就会降低韧性和耐应力腐蚀性能。

制造商们都致力于研发这样的链条,寿命更长,可以在恶劣环境下工作。考虑到腐蚀性环境,有些厂家生产镀锌链条,增加抗腐蚀性能。另外的一种选择是使用COR-X链条,这是由含钒、铬、钼、镍的专利合金钢材制造而成的,这种解决方案的独特之处是它的抗腐蚀性在冶金结构里是完全相同的,它的有效性并没有由于链条的磨损而改变。实践已经证明,COR-X链条在腐蚀环境下可以显著的提高链条的寿命,大大减少了由于应力腐蚀引起的失效。试验表明其破断负荷和工作负荷提高了10%,冲击试验提高40%,与普通链条(DIN22252)相比其耐应力腐蚀性能提高了350%。

有实例证明COR-X48mm链条在停止服务之前已经载煤1100万吨而没有出现与链条有关的失效。最先JOY在BHP San Juan 煤矿使用英国帕森斯生产的COR-X宽带链,据说在工作面运行期间输送了2000万吨煤。

调换链条方向延长链环寿命

链条磨损的主要原因是每一个立环在进入和离开驱动链轮时候围绕临近的平环的旋转运动,这也导致了在它旋转通过链轮时链环的一个面磨损的更厉害,因此最有效提高寿命的方法就是旋转链条,或180度颠倒,让链条在反方向运转。这使得没有使用的面也投入使用,减少了链环的磨损,等于延长了链条寿命。

由于各种各样的原因造成输送机负荷不均匀可能导致两条链条磨损不均匀,其中一条磨损的速度比另外的一条要快,带槽外一对组件的一条或两条链条磨损或不均匀伸长都会使得与刮板变得不匹配,或通过驱动链轮时不同步。这也可能是由于两条链中的一条松弛造成的,这种不均衡的结果会导致操作出现问题,以及引起过度磨损和造成驱动链轮可能的损坏。

系统张紧

系统的张紧和维护程序是必要的,以此来保证在安装后链条的磨损率得到控制的,由于磨损产生的延伸率是在控制之下且在合理水平。

按照维护程序,维修人员要测量链条的磨损和张紧力,当磨损超过3%时要更换链条。在实际情况下评价链条的磨损度,要记住200米长的煤矿工作面,链条磨损3%意味着单根链条增长12米。维修人员也要检查、更换输送和返回链轮以及分离器的磨损或损坏情况,必要时进行更换,检查齿轮箱和油的高度,定期检查紧固螺栓,确保正常。

已经有一些公认的计算方法,给出正确的预张紧值,这证明很有指导意义,特别是对于初次建立工作面数据时。然而最可靠的方法是观察AFC满负荷运行时链条离开驱动链轮时的链条,观察链条通过链轮后在没有负荷情况下最小的松弛量(两个链环),在此水平时要测量预张紧力,做记录,并为今后特定工作面的操作提供参考。预张紧的读数定期都要记录,记录切除了多少个环,这也提供了开始出现不同磨损或过度磨损的早期报警。

刮板出现弯曲必须立即矫直或更换,他们会降低输送机的工作效率,还会导致刮板跌出运输槽,飞到链轮上造成链环、链轮和刮板的损坏。

长工作面的操作者要时刻警惕链条的磨损和损坏链条的分离器,因为他们会容许松弛的链条呆在链轮里,导致扭结和损坏。

在开始安装的时候链条的管理也随即开始

要求工作面为直线不是过分要求,任何工作面的偏差很可能导致工作面和空采面(gob-side)链条之间的预张紧不同,从而产生磨损不均衡,特别是在新建的工作面链条正处于“入床期”的时候。

一旦出现不同的磨损模式从根本上就不可能纠正,更经常的是这种差异加剧了磨损,松弛链条的磨损会产生更严重的松弛。

工作面的直线性条件不好,其运转的负面效果会导致两条链变化严重不同,它的预张紧可以通过检查链环数量来说明。例如,1000英尺长的工作面两边配备了42mm的传送链,每边大约有4000个链环,如果在链环的两个顶端出现了环间磨损,链条上有8000个点,当被驱动、工作面出现震动、受到冲击负载或受到腐蚀侵蚀的影响,由于环间的压力有金属被磨损掉,每1/1000英寸的磨损,链条长度就会增加8英寸。任何在工作面与空采面之间磨损率的变化就会导致不均衡的张紧力,很快在链条上就会产生长度变化。

同时在链轮上的两个锻环可能导致对链轮齿形的过度磨损,这是由于其在驱动链轮里失去了正确位置,链环在驱动齿上移动,这种滑动作用切进了链环,也增加了对链轮齿牙的磨损。磨损模式一旦建立,就只有加剧。如果最初发现了链环的切磨现象,就要检查链轮,有必要在对链环产生摧毁性损坏之前就更换。

链条的预张紧如果太高也会对链环和链轮产生过度磨损。链轮的预张紧需要达到一个值,即防止在满负荷情况下链条过度松弛。根据上述条件可以容许刮板“轻轻移动”(flick-out),冒链条离开尾链轮时拥挤(变化)对链轮损坏的危险。如果张紧力太高,会有两个明显的损坏:加剧环间磨损,加剧了对驱动链轮的磨损。

链环的过度张紧可能是杀手

普遍的倾向是链条运转的太紧,要定期检查预张紧力,发现松弛每次切掉两个环,大于两个环就说明链条太松弛,去掉四个环可能导致预张紧力太高,会加剧环间磨损,因此会严重缩短链条寿命。

假定工作面的直线度是好的,一面的预张紧力不能超过另一面1吨。好的工作面管理在链条服务期间应该保证两个面的差别自始至终不能超过2吨。
由于环间磨损产生的长度增加(有时候错误的说成链条伸长),容许的限度是2%,配新的链轮仍旧可以使用。

如果链轮和链条兼容的很好环间的磨损就不是问题,然而环间磨损导致了链条破断负荷和抗冲击负荷的能力降低。

一个简单的测量环间磨损的方法是使用卡规,测量5个间距长度,应该符合链条延伸率图的要求。通常认为环间磨损超过3%就应该更换,一些保守的维修经理不喜欢看到链条有超过2%的伸长。

好的链条管理开始于安装阶段,在初期磨合期就加大监察和纠正力度,会保证链条的工作寿命长、无故障。

Newton是澳大利亚位于悉尼附近的Ellton Longwall公司的管理经理,他从事于矿用链已经25年多了。Ellton Longwall是帕森斯链条在澳大利亚和美国的独家经销商。通过电子邮件可以与他联系 newton@elltonlongwall.com.au