刮板輸送機(jī)斷鏈原因分析
發(fā)布日期:2024-07-08 08:18:28
因煤礦井下工作環(huán)境復(fù)雜,刮板輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)在長期負(fù)重工作時(shí)極易發(fā)生故障,輕者導(dǎo)致刮板輸送機(jī)運(yùn)行效率降低,影響煤礦井下的綜采作業(yè)速度,嚴(yán)重者甚至造成人員傷亡事故。據(jù)統(tǒng)計(jì),在煤礦井下刮板輸送機(jī)的事故中,鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的鏈環(huán)斷裂、鏈輪破損事故占到了鏈傳動(dòng)事故的60%以上,給煤礦生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)造成了極大的影響,因此迫切需要對鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的斷鏈原因進(jìn)行分析并針對性的制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施,降低鏈傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障的概率,提升煤礦井下的綜采作業(yè)效率。 斷鏈原因分析 刮板輸送機(jī)的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)發(fā)生鏈條斷裂事故的原因主要包括內(nèi)力因素以及外力因素。 內(nèi)力因素 1)鏈環(huán)的材質(zhì)及制造工藝不能滿足相關(guān)要求導(dǎo)致鏈環(huán)在運(yùn)行過程中發(fā)生塑性變形或者脆性斷裂; 2)煤礦井下工作條件惡劣、濕度大,導(dǎo)致鏈環(huán)、鏈輪發(fā)生腐蝕、生銹等,降低了鏈環(huán)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度; 3)鏈環(huán)與鏈輪長期嚙合過程中發(fā)生磨損、疲勞斷裂等。鏈輪與鏈環(huán)工作時(shí),因鏈環(huán)在載荷作用下發(fā)生形變導(dǎo)致其與鏈輪在嚙合時(shí)的接觸區(qū)域變小,且位置在鏈窩區(qū)的邊緣處,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱,長期運(yùn)行導(dǎo)致了疲勞破壞。 外力因素 1)刮板輸送機(jī)啟動(dòng)負(fù)荷大導(dǎo)致的鏈環(huán)斷裂,在高負(fù)荷情況下,刮板輸送機(jī)屬于重載啟動(dòng)工況,啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)張力過大,易導(dǎo)致鏈環(huán)斷裂; 2)卡鏈造成的刮板輸送機(jī)鏈環(huán)斷裂。煤礦井下地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,刮板輸送機(jī)在工作時(shí)一旦發(fā)生煤矸石等異物卡阻,將導(dǎo)致鏈傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生極大的應(yīng)力沖擊,導(dǎo)致鏈環(huán)斷裂、鏈輪壓潰。 經(jīng)對某礦多年來鏈傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生斷鏈、鏈輪破損事故的統(tǒng)計(jì),因鏈環(huán)與鏈輪長期嚙合過程中發(fā)生磨損、疲勞斷裂原因?qū)е碌氖鹿收嫉搅丝偸鹿实?0%以上,因此本文重點(diǎn)對該現(xiàn)象進(jìn)行分析。 鏈輪與鏈環(huán)嚙合仿真模型的建立及分析 本文以某型刮板輸送機(jī)為研究對象,根據(jù)其鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,利用Creo三維建模軟件建立刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)嚙合的三維模型。將三維模型導(dǎo)入到ANSYS仿真分析軟件中,對鏈輪和鏈環(huán)均采用8節(jié)點(diǎn)單元的六面體網(wǎng)格劃分。如圖1所示。 為了提高仿真分析的準(zhǔn)確性,以相鄰兩個(gè)鏈環(huán)與鏈輪嚙合時(shí)的情況為分析對象,假設(shè)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)所受的載荷是均勻分布在鏈環(huán)的斷面上的,設(shè)置材料彈性模量為200GPa,密度為7.6×10(-6次方)kg/mm3,根據(jù)所選刮板輸送機(jī)滿載工作時(shí)的實(shí)際情況設(shè)置拉力P2=1369.9kN、P1=1369.9kN。 在對鏈環(huán)和鏈輪的嚙合情況進(jìn)行分析時(shí),主要是為了對嚙合時(shí)的受力變形情況進(jìn)行分析,進(jìn)而通過優(yōu)化改善鏈輪與鏈環(huán)嚙合的受力狀況,因此本文重點(diǎn)關(guān)注嚙合時(shí)變形量最大的鏈窩區(qū)的形變情況,其仿真分析結(jié)果如下頁圖2所示。 由仿真分析結(jié)果可知,在嚙合時(shí)鏈窩區(qū)的最小變形約為6.06×105mm、其最大變形為0.0272mm,最大變形位于立環(huán)開檔的鏈窩區(qū)的邊緣處,在整個(gè)嚙合的過程中鏈輪在承載區(qū)域的受力極不均勻,形變梯度較大,因此在實(shí)際嚙合過程中易出現(xiàn)鏈輪和鏈環(huán)在嚙合位置的壓潰現(xiàn)象,長期工作也加劇了鏈環(huán)與鏈輪在嚙合區(qū)域的磨損,加速了疲勞破壞。
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