刮板输送机中部槽的研究分析
煤矿刮板机中部槽修复方案探讨
26研究与探索Research and Exploration ·生产与管理中国设备工程 2019.09（上）1 概述刮板输送机是综采工作面的主要运输设备，以刮板链为牵引构件、以中部槽为支撑机构。
刮板机是采煤机的行走轨道，不仅要承受采煤机的运行负荷，还要满足液压支架的纵向力和侧向力，同时还会受到岩石、大块煤卡死在中部槽时的挤压力、冲击力等。
因此，对中部槽的可靠性提出了很高的要求。
在很多煤矿生产过程中，中部槽的主要失效形式为磨损，严重时会出现链道磨穿、磨损变形甚至断裂等情况，影响设备运行及企业生产。
2 修复工艺中部槽磨损之后的修复工艺比较多，现就常用的3种工艺方案，即堆焊、等离子熔覆和更换中底板作简单介绍，并结合蒋庄矿前期在设备维修中积累的相关经验做对比探讨。
2.1 堆焊堆焊是采用焊接手段进行金属表面改性的一种方法，即根据实际需要在零件上堆焊一层或者几层所需性能的材料。
堆焊再制造技术的优点是设备简单、操作灵活、结合强度高、适合现场处理。
缺点是焊缝表面成形不均匀、对母材的稀释率较高、生产效率低。
中国矿业大学开发了KD 系列中部槽专用耐磨堆焊焊条，以低碳钢为焊心、药皮渗合金的焊条，靠B 与Fe 生成大量高硬度硼化物来提高堆焊层的耐磨性。
结果表明，当堆焊层稀释率达到50%时，耐磨性依旧很高。
结合蒋庄矿机厂使用的工艺，目前现场使用506或507焊条，或用D212型焊丝进行堆焊，表面会存在熔渣，需要对保护渣进行清理，导致焊接效率比较低。
今后计划使用无渣药芯焊丝，直径1.6mm，堆焊后硬度HB530以上即可满足使用。
中部槽中板采用花纹焊道堆焊耐磨层，堆焊花纹的类型有矩形、条形、两侧煤矿刮板机中部槽修复方案探讨齐卫东1，殷宪波1，万召田1，张柳1，高桂营1，岳宏霖2（1.山东能源集团枣矿集团蒋庄煤矿，山东 枣庄 277519；2.天津中矿新材料科技有限公司，天津 300350）摘要：刮板输送机是煤炭开采系统的关键设备，其部件中部槽的耐磨可靠性对保障设备开机率和安全生产非常重要。
刮板运输机中部槽焊接工艺研究
表 2 ZG30MnSiMo 化学成分
元素
C
Si
Mn
Mo
· 125 ·
2 焊接材料性能 焊接材料的选择取决于焊接接头的机械性能要求。对 于 HARDOX450 和 ZG30MnSiMo 异种材料焊接，随着焊缝 力学强度的提高，塑性和韧性降低，若仍采取等强度匹配 原则，焊缝的韧性将继续下降，可能会导致发生低应力脆 性断裂。因此，在槽帮耐磨铸钢和耐磨中板焊接时，应采用 等韧性原则，形成焊缝韧性不低于母材的低组配焊接接 头，只要焊缝强度不低于母材的 87豫，就能保证焊接接头 与基体材料强度一致。我们根据低强匹配原则，选用满足 GB/T8110，强度等级是 700MPa 级的 ER69-G（椎1.2）焊丝， 该焊丝化学成分及机械性能见表 3、表 4。 由表 3 可以看出，ER69-G 焊丝含有足够的 Ni 和 Mo， 韧性好，抗冷、热裂能力强。因此，该焊丝的选择既符合焊 接接头强度匹配的原则，又满足工艺性能的要求。 3 混合气体保护焊特点 混合气体保护焊采用在惰性气体中加入一定量的活 性气体，形成的临界电流小于纯 CO2 气体保护焊，电弧稳 定、飞溅小，有利于融合和焊缝成型，且能获得稳定的焊接 工艺性能和良好的焊接接头，因此，混合气体保护焊的力 学性能优于纯 CO2 气体保护焊，我们采用的混合气体的比 例为 Ar80%+CO220%。 4 中部槽组对过程 将挡板槽帮、铲板槽帮、中板按指定位置放置在在组 对工装上，通过组对工装调整中板和两侧槽帮的相对位 置，保证中板与槽帮对接处间隙均匀且臆2mm，找正对角 线，保证图纸尺寸后，在槽帮两端头各焊 2 个拉筋，对中板 和槽帮进行预热点固，预热温度控制在 120-150益范围 内，点固合适后，进行定位焊，定位焊位置应距离两端头约 300mm，单侧定位焊 4 处左右，焊缝高度为 4-6mm，长度 50mm 左右，定位焊焊道内不得出现裂纹，在中部槽端头 设置引弧板和息弧板。 5 焊接过程控制 5.1 焊前准备 焊接前，应对所有焊接部位进行抛光，打磨去除氧化 皮，焊缝及焊缝边缘必须清理干净，不允许有油污、铁锈、 水、焊渣等焊接污染物，清理焊缝边缘单侧不得小于 10mm，焊接处露出金属光泽。 5.2 预热温度确定 预热温度、板厚、工作环境温度和焊接线能量等直接 影响焊接后的冷却过程。中部槽 HARDOX450 耐磨钢板和 ZG30MnSiMo 的异种合金钢焊接，焊接接头处采用 K 形坡
浅谈刮板输送机中部槽使用寿命短的原因
耦合模 型， 将偏 心轴看做柔性体， 分析 了偏心轴在整个打压过程 中的 受力变形情况 。分析结果指 出了受 自身尺寸结构和安装 的影 响， 偏 心轴易发生断裂的部位， 为该类偏心轴 的设计 和应用 分析提供 了重 要 的理论参考， 对偏心轴结构的进一步研究 ， 对油泵 电机 的传动性能 具有重要意义。 参 考 文献 【 １ 】 刘 勇军， 范晋伟， 穆 东辉。喷油泵凸轮轴有 限元分析与 可靠性提升
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９ ６・
科 技 论 坛
浅谈刮板 输送机 中部槽使 用寿命任公 司， 北京 １ ０ ０ ０ １ １ ） 摘 要： 刮板输送机 是综合机械化采煤工作 面的主要 运输设备 ， 在 煤炭生产中至 关重要，随着煤炭 开采效 率的越 来越 大， 重型刮板输 送机的制造是 当今发展的主流 ， 它投入 高， 生产效率也 高， 刮板输送机 关键部件之 一就是 中部槽 ， 中部 槽是 由高强度耐磨 钢板 与整体铸 造 槽帮焊接 而成的 ， 具有结构复杂、 焊接强度大 、 技术要 求高等特 点。 同时刮板输送机是煤炭开采 中用量最大的设备之一， 每年都会 因更换配 件而增加不少的成本投入 ， 想要 降低成本就要提 高它的寿命 ， 增加 中部槽的耐磨性是提 高刮板输送机使 用寿命的 关键之一。 关键词 ： 刮板输送机 ； 中部槽 ； 耐磨性 ； 使 用寿命 ’ 刮板输送机是当今综 采工作面最主要的煤炭运输设备 ， 它具有 差 ， 一些关 键零部件 的寿命 、 可靠性相对较低。 我 国生产的刮板输 结构 简单 、 容易拆 卸 、 维护方便等优点 ， 他在煤 炭生产 中不可 或缺 ， 送 机的主要 零部件寿命大都低 于国外先进水平 ， 例如 Ｓ Ｇ Ｚ ７ ６ ４系列 同时它与液压支架和采煤 机 、 转载机形成 了采煤工作 面俗称 的 ： “ 三 刮板输送机 中部槽过煤量只有 ２ ０ ０～３ ０ ０万 ，普遍低于 国外 同类产 机一架 ” 。随着煤炭价格 的一路下滑 ，煤炭设备投入 资金的愈发紧 品 ８ ０ ０ ～ １ ０ ０ ０万吨过煤 量。寿命短 的差距势必会造成采煤成本的增 张， 煤炭行 业形 势不好 的情况下 ， 企业要想增加利润 ， 唯有 使用高可 加 ， 每年 因更换设备而造成 的经 济损失更是难以计算 ， 造 成中部槽 靠性 的设备 ， 减 少资金投入 ， 才能可持续发展下去 。 耐磨性不好 的原 因有很多 ， 首先是制作的原 因， 例如： 现在 的中部槽 １ 国 内 刮板 输 送 机 的 发 展 普遍为 ３ ０ Ｍ ｎ Ｓ ｉ … 中部槽槽 帮在铸造过程 中由于五大元素含量超 出 目前 国内长壁综采机械化开始于 ２ ０世 纪 ７ ０年代末 ， 那时候的 规定范围 、 或者钢水里含有 的杂质超标 、 再 或者 内部缺 陷等原因都 刮板输 送机普遍存在 装机功率小 ， 技术含量低 等特点 ， 最有代 表性 会造成 中部槽耐磨性下降 ； 再例如 ： 槽 帮在热处理过程中 ， 由于过程 的产 品当属 Ｓ Ｇ Ｄ — ｌ １ 型、 Ｓ Ｇ Ｄ 一 ２ ０型等小功率轻型刮板输送机 ， 经过 控 制不好 ， 会 造成槽帮强度不够 、 变形等都 会造成 中部槽 的耐磨性 长期 的使用和技术积累 ， 具 备了 定设计 开发和生产 制造刮板输送 下降 。其 次是 中部 槽 中板 ， 目前 中板普 遍 采用 钢 板 为 Ｎ Ｍ ３ ６ ０ 、 机 的能力 ， 并成功研制 出多种系列刮板输送机 ， 已满 足 我 国综 采 工 Ｎ Ｍ ４ ０ ０ 、 Ｑ ４ ６ ０ 、 Ｑ ５ ５ Ｏ ， 它 们 目前 的过 煤 量 基 本 上 不 会 超 过 ４ ０ ０万 吨 。 作面 的需求 。 我 国现在 已经在研 制中 、 小功率刮板输送机制造 中 ， 具 再 其次就是运输对象 ： 刮板输送 机在运输过程 中 ， 不但运 煤并且运 备 了成熟的开发和制造能力。 在中型和重 型系列输送设备方面 可以 矸 石。 运煤对 中部槽磨损较小 ， 特别是运矸 ， 矸石粉块犹如磨 刀石一 与 国外 的产品相媲美。随着煤炭技术的 日新月异 ， 近年来 我国也研 样 对中部槽 的磨损相当严 重。这就导致 了中部槽 耐磨性的下降 ， 相 制 开发了一 系列 大功率重型刮板输送机 ， 运输能力 达到 ４ ０ ０ ０ ｔ 槽 宽 应的缩短 了刮板输送机的整机寿命 。 达到 １ ． ３ ５ ｍ、 装机功率为 ３ Ｘ１ ６ ０ ０ ｋ ｗ的大功率超重型刮板输送机 ， 并 ３ 如何提 高刮板输送机 中部槽的使用寿命 已在一些 大型矿井 投人 使用 ，最有代表 性 的产 品有 Ｓ Ｇ Ｚ ８ ０ ０ ／ ８ ０ ０、 目前各 生产厂家普遍 采取 提高中部槽 耐磨性 的方法有两种 ： 一 Ｓ Ｇ Ｚ ９ ０ ０ ／ ８ ０ ０ Ｓ Ｇ Ｚ １ ０ ０ ０ ／ ８ ０ ０ 、 Ｇ Ｚ １ ２ ０ ０ ／ １ ４ ０ ０ 、 Ｓ Ｇ Ｚ １ ３ ５ ０ ／ ４ ８ ０ ０等 重 型 超 重 种 是在中部槽 的中板 和底板端头链道 处各堆焊两块 Ｆ ｅ — Ｏ ５耐磨合 型刮板输送机。 这些刮板输送机都具有超高的输送 能力 。 金 粉块 ； 另一种是在 中部槽 中板链道处和槽帮 内腔加焊 ＨＢ — Ｙ Ｄ ８ ８ ８ ２ 刮板输送机耐磨性不好的原因探讨 耐磨焊丝 （ 如图 １ 、 图２ ） 或者采用等离子溶 敷焊又或者采 用激光焊 虽然我 国刮板输 送机系列产 品多种多样 。 基本满足 了我 国各种 耐磨线 ， 其原 理和使用 耐磨焊丝一样 。这样做虽然一定程度上增加 地质条件下工作面开采的要求 ，但是与 国外 的差距还是相 当明显 ， 了中部槽 的使用寿命 ， 但无论使 用上面两种那种方法 ， 其焊接高度 在 整机性能上 ，我 国生产的工作 面刮板输 送机整机 性能相对 比较 不能超过两毫米 。所以对 实质 提高 中部槽的耐磨性效果作用有 限。
刮板机中部槽修复技术探讨
刮板机中部槽修复技术分析近年来,我国对煤炭的开采力度越来越大，刮板输送机逐渐向长距离、大运量、高效率以及长寿命的方向发展,这就对刮板机中部槽焊条修复的技术提出了更高的要求。
比如,中部槽的耐磨性就是亟需解决的一个问题。
鉴于此,我们必须采取一些措施解决中部槽的耐磨问题,使刮板输送机更好地为煤矿工作服务。
1 刮板输送机中部槽耐磨发展现状固本科技认为，在实际生产中,中部槽会与物料、链条以及刮板等发生摩擦,最终出现磨损甚至断裂问题。
有关调查数据显示,在刮板输送机使用中,我们每年被损坏的中部槽数量高达30万节[1],给我国煤矿开采造成了严重的经济损失。
针对这个问题,国内外提出了一些解决措施。
比如,为了增强中部槽的耐磨性能,延长它的使用寿命,国外使用高合金钢材料来制作刮板输送机的中部槽,同时把中板进行加厚处理,这种方法可以达到一定的效果,但是,它在很大程度上增加了中部槽的造价成本。
而我国主要是使用16Mn钢,并采用堆焊工艺在中板上焊接一个耐磨的金属层,从而达到抗磨效果。
但是,在运用中,那些高硬度的堆焊层会导致刮板输送机出现不均匀磨损问题,并且当磨损到一定程度后,刮板会出现一个沟槽,这样一来,刮板底面中的很多部分都会在中板上进行滑动,从而导致中板的端头被磨损掉,最终使中部槽损坏无法工作。
由此可见,传统的堆焊技术并不能很好地解决中部槽使用年限问题。
这里,我们就使用堆焊耐磨花纹技术对其进行处理对其进行处理,并分析了它的应用效果。
2 刮板输送机中部槽的耐磨堆焊技术和工艺2.1 堆焊焊条的选择在中部槽使用的过程中,它要承受摩擦、腐蚀、振动、冲击以及弯曲等各种作用,因此,选择合适的堆焊焊条材料是提高其耐磨性的关键。
一般来说,我国主要使用的耐磨堆焊材料是高锰钢,这种材料不仅强度高,而且耐磨性能好;KTD-032类型的焊条[2]堆焊效果也很好。
实践中,我们使用的是固本科技KB999耐磨焊丝,CO2气体保护焊接方法,这种焊接方法不仅操作简单,焊接成本较低,而且焊后变形小,焊缝抗裂性能高,飞溅也较小,成型后也非常美观,大大提高了刮板输送机中部槽的耐磨性。
刮板输送机中部槽修复技术应用分析
刮板输送机中部槽修复技术应用分析【摘要】刮板输送机是矿产开采当中最为核心的运输设备，直接影响着煤矿资源开采运输的效率。
在刮板输送机运行时，若刮板输送机中部槽磨损过大，并且没有及时检修，只能重新更换中部槽构件，那么则会对整个矿产企业生产带来较大的影响，并且造成检修成本巨量损耗。
焊接修复技术无论从成本还是效果来看，都是刮板输送机中部槽中底板最为高效的修复技术之一。
本文将针对刮板输送机结构以及刮板输送机中部槽磨损原因进行详细分析，探究出焊接修复技术与工艺实施应用策略。
【关键词】刮板输送机；中部槽；焊接修复技术在我国科学技术和工业科技不断发展的当下，促使各个行业实现了积极进步。
煤矿资源作为我国社会最为主要的能源材料之一，对社会各个领域的稳定发展打下坚实基础保障，当前社会对于煤矿资源的需求量日渐增多。
一般情况下，煤矿开采工作在实施的过程中施工环境非常恶劣，很容易导致刮板输送机的损耗，尤其是针对中部槽位置来说，非常容易在运输过程中出现无法避免的磨损情况，为此必须要定期对刮板输送机进行检修，有效修复中部槽位置。
本文将针对刮板输送机中部槽修复技术应用相关内容进行详细分析。
1.刮板输送机结构分析刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械，刮板输送机的组成结构由机头、机尾、电机、传动组织、控制和中部槽等诸多结构组成。
因为刮板输送机在运输的过程中往往会受到拉伸、压力、弯曲、冲击、摩擦、腐蚀等诸多因素影响，所以很容易导致刮板输送机各个部位的损耗。
刮板输送机中部槽质量直接决定了整个刮板输送机的应用效率，一般情况下在刮板输送机运行的过程中，会运输一些原煤、煤矸石等，对刮板输送机中部槽损耗较大。
2、刮板输送机中部槽磨损原因刮板输送机的运行原理的便是借助刮板和链条，在中板上进行滑行，因为运输的煤炭资源自重较大，所以刮板输送机运行阻力较大，中部槽很容易出现磨损问题。
刮板输送机在进行煤矿开采时，工作环境非常恶劣，并且很容易受到粉尘、潮湿等有害气体的侵蚀，运输强度也相对较大，很容易在摩擦以及高速重载的冲击之下受到损耗。
SGW-44型刮板运输机中部槽失效分析及优化改进
DOI:10.16525/14-1134/th.2019.04.071总第192期2019年第4期机械管理开发MECHANICAL MANAGEMENT ANDDEVELOPMENTTotal 192No.4，2019引言在刮板运输机稳定运行的期间，中部槽作为其主要的执行机构之一，经常会与煤炭、矸石等物料发生撞击，从而产生较大程度的摩擦以及振动，不仅加剧了刮板、中部槽以及刮板链之间的磨损，还会导致中部槽出现跳链卡死等现象，从而使得刮板运输机刮板链断开以及电机承载能力过大而发生烧毁等，影响了运输机正常运行，严重时还会导致停机现象。
因此针对SGW-44型刮板运输机的中部槽磨损失效等故障进行了原因分析，并提出相应的改进措施。
1中部槽工况及主要故障SGW-44型刮板运输机主要由机头部、机尾部、中间部以及附属装置等组成，其中溜槽由中部槽、调节槽以及连接槽等三部分组成，中部槽是由中板和槽帮钢焊接而成，对于该刮板运输机的中部槽而言，其形式为边双链型，槽钢帮的形状为M 形。
刮板运输机在正常工作期间，其刮板链是作为主要的牵引结构来动作的，而溜槽则是作为运送煤炭、矸石等的承载机构来动作的，当与该刮板运输机配套使用的电动机开始工作时，经过液力耦合器以及减速器的动作，链轮会开始旋转，从而使得刮板链可以长时间的维持运转，进而将溜槽中的煤炭矸石等物料从机尾运送到机头。
该刮板运输机的中部槽是由16Mn钢热轧板制成的，具有一定的强度和耐磨性，但由于实际工作中中部槽往往要承受物料的冲击、振动、摩擦以及腐蚀等，因此对于中部槽而言，其故障主要表现为磨损。
2中部槽磨损失效的原因分析当一些硬度较大的物料或者形状较尖锐的物料在与机械设备发生接触时，往往会使两者之间发生较大程度的摩擦，从而对物料造成一定的损耗，这种现象就表现为磨料磨损。
在煤矿井下物料运输期间，由于刮板链与中部槽的表面直接接触，因此链的表面与刮板以及中部槽之间会发生摩擦，从而造成中部槽的损耗，这种都属于磨料磨损。
刮板输送机中部槽运输效率及其运输过程中的应力和变形分析
摘
要： 为研 究刮板链速度 、 煤颗粒与 中部槽之 间的静摩擦 系数、 煤颗粒粒度 以及铺设倾角等因素对刮板输送机运输效
率的影响规律以及运输过程 中中部槽 的应力与变形特性 ，采用离散元软件 Ｅ Ｄ Ｅ Ｍ与有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ
相耦合的方法对刮板输送机运输煤散料的过程进行 了模拟仿 真， 结果表 明： 链速和煤颗粒与 中部槽之 间的静摩擦 系数 对 运输效率的影响较为显著 ， 而煤颗粒粒度和铺设倾 角的影响效果要小得 多； 由煤散料对中部槽的摩擦和冲击作 用造成的
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｆｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ Ｐ ａ ｎ Ｄｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｃ Ａ Ｉ Ｌ ｉ ｕ ， ＷＡ ＮＧ Ｘ ｕ ｅ － ｗ ｅ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｂ ｏ ， Ｙ Ａ ＮＧ Ｚ ｈ ａ ｏ － ｊ ｉ ａ ｎ
允许 的范围之 内。研 究结果可以为刮板输送机 的结构优化设计和正确使 用提供参考。
关键词 ： 刮板输送机 ； 中部槽 ； 煤散料 ； 离散元法 ； 有限元法； 运输效率； 应力与变形特性 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｄ ５ ２ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ０ １ ７ ２ — ０ ５
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ２ ４ ，
刮板输送机中部槽的研究分析
刮板输送机中部槽的研究分析刮板输送机中部槽的研究分析刮板输送机是长壁工作面的主要输送设备，为满足高产高效集约化矿井的生产需求，自20 世纪80 年代以来，国内外刮板输送机不断向大运量、长运距、大功率、长寿命与高可靠性方向发展。
相应地，对高性能刮板输送机元部件的研发提出了更高的要求。
另外，中小煤矿更多的中小型刮板输送机也存在技术升级和改造问题。
刮板输送机的中部槽是物料的承载部分，运行过程中承受煤、刮板和链条的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。
中部槽的质量占刮板输送机总质量的70% 以上，刮板输送机的失效，也多由中部槽的过度磨损或断裂引起，所以，中部槽的使用寿命是衡量整机寿命的重要指标。
中部槽除运煤外，还要承受采煤机的运行负荷，推、拉液压支架的侧向力和纵向力，大块煤、岩石卡死在槽中时的挤压、冲击力等。
以上恶劣工况，造成中部槽的损坏形式除磨损外，还有槽体的变形和连接件的损坏。
因此，中部槽应具有足够的强度、刚度和耐磨性。
为了提高中部槽的使用寿命，满足刮板输送机的使用要求，在一个工作面工作过程中无大修，国内外主要生产商对中部槽的结构型式、材料选用、加工工艺和耐磨处理等方面进行了大量的研究。
下面北京固本科技有限公司将从上述几方面对国内外刮板输送机中部槽的研究现状进行分析，并对下一步发展趋势作展望，为大型刮板输送机的研发和现有机型的改造升级提供参考。
1 研究现状1.1 结构型式中部槽由槽帮和中板焊接而成。
为减小刮板链返程的阻力，或在底板松软条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮下加焊底板构成封底槽。
中部槽的形式已标准化，目前有单链、双边链和中双链3 种形式。
中部槽的长度根据支架宽度而定，1.5 m 和1.75 m 的居多，目前DBT 已有2 m 长中部槽应用；宽度根据产量和链速共同确定，最宽已达1.4m。
槽帮钢有 D 形、E 形和M 形 3 种[2]。
E 形与M形相比，不仅因中板宽度减小而增大了刚度，还增强了中板与槽帮钢的焊缝强度，便于焊接，链子不磨焊缝。
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刮板输送机中部槽的研究分析
刮板输送机是长壁工作面的主要输送设备，为满足高产高效集约化矿井的生产需求，自20 世纪80 年代以来，国内外刮板输送机不断向大运量、长运距、大功率、长寿命与高可靠性方向发展。
相应地，对高性能刮板输送机元部件的研发提出了更高的要求。
另外，中小煤矿更多的中小型刮板输送机也存在技术升级和改造问题。
刮板输送机的中部槽是物料的承载部分，运行过程中承受煤、刮板和链条的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。
中部槽的质量占刮板输送机总质量的70% 以上，刮板输送机的失效，也多由中部槽的过度磨损或断裂引起，所以，中部槽的使用寿命是衡量整机寿命的重要指标。
中部槽除运煤外，还要承受采煤机的运行负荷，推、拉液压支架的侧向力和纵向力，大块煤、岩石卡死在槽中时的挤压、冲击力等。
以上恶劣工况，造成中部槽的损坏形式除磨损外，还有槽体的变形和连接件的损坏。
因此，中部槽应具有足够的强度、刚度和耐磨性。
为了提高中部槽的使用寿命，满足刮板输送机的使用要求，在一个工作面工作过程中无大修，国内外主要生产商对中部槽的结构型式、材料选用、加工工艺和耐磨处理等方面进行了大量的研究。
下面北京固本科技有限公司将从上述几方面对国内外刮板输送机中部槽的研究现状进行分析，并对下一步发展趋势作展望，为大型刮板输送机的研发和现有机型的改造升级提供参考。
1 研究现状
1.1 结构型式
中部槽由槽帮和中板焊接而成。
为减小刮板链返程的阻力，或在底板松软条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮下加焊底板构成封底槽。
中部槽的形式已标准化，目前有单链、双边链和中双链3 种形式。
中部槽的长度根据支架宽度而定，1.5 m 和1.75 m 的居多，目前DBT 已有2 m 长中部槽应用；宽度根据产量和链速共同确定，最宽已达1.4 m。
槽帮钢有 D 形、E 形和M 形 3 种[2]。
E 形与M形相比，不仅因中板宽度减小而增大了刚度，还增强了中板与槽帮钢的焊缝强度，便于焊接，链子不磨焊缝。
目前，大型刮板输送机采用E 形中双链结构中部槽的较多。
德国某公司通过对不同断面中部槽的井下试验表明，与E 形断面槽帮相比，弧形断面槽帮使刮板与槽帮内侧面直接接触面积更大，刮板输送机水平或垂直弯曲时的接触压力小，从而减小了摩擦阻力，降低了功耗，延长了寿命。
为了减少联接螺栓数量，增加可靠性，减少设备安装时的劳动量，可采用铸焊结合式中部槽。
该结构将一侧的槽帮、铲煤板与另一侧槽帮、封底板，各铸造成一个整体，并与中板焊接成一个整体。
1.2 材料
中部槽在工作过程中要承受压、拉、弯曲、冲击、振动、摩擦和腐蚀等作用，对材料的强度和耐磨性提出了很高要求。
中部槽是刮板输送机磨损最严重的部件，据不完全统计，我国每年因磨损而失效的中部槽达数十万节，造成了资源的浪费，并严重影响了生产，因设计强度不够或制造缺陷造成中部槽断裂的现象也时有发生。
目前中部槽采用的材料多是高锰钢，特点是高碳、高锰，强度及耐磨综合性能较好，主要有16Mn和ZG30SiMn 2 种。
研究表明，以40Mn2 冷轧钢板替代16Mn 钢，磨损犁沟细而浅，没有黏着磨损，显著提高了耐磨性，延长了中部槽的使用寿命；采用TNZ 球墨铸铁，在等温淬火工艺下可以得到较好的综合力学性能，耐磨性较16Mn 和ZG30SiMn 钢有很大提高[3]。
1.3 加工工艺
中部槽的加工量主要集中在槽帮钢的制造及槽帮与中板和封底板的连接上。
传统工艺槽帮钢多采用轧制工艺。
除了轻型刮板输送机的中单链型采用冷轧槽帮钢外，其他都用热轧槽帮钢制成。
分体轧制槽帮较普通轧制槽帮规格大，但中部槽的焊接工艺复杂，焊接工作量大，易变形。
槽帮采用轧制钢材，表面比铸造钢材平滑，摩擦小。
从发展情况来看，铸造槽帮越来越显示出优势。
整体铸造槽帮中部槽端头成为铸造槽帮的一部分，可以采用强度更高的联接件，实现无螺栓联接，槽间定位准确。
目前已发展出全铸无焊中部槽，采用特殊的真空铸造技术，材料选用高强度耐磨焊丝KB-968，外观结构上广泛采用弧形和圆滑过渡，有效避免刮板的碰卡现象，并且刮板与槽帮内侧面之间接触面积大，接触压力小，材质中加入润滑成分，有效减小了摩擦。
通过对寿命达到极限的中部槽回收再冶炼，可以实现循环利用。
焊接占其焊接工作量的80% 以上。
因此，提高槽帮与中板及封底板的焊接效率和焊缝质量，直接影响到刮板输送机的整体制造效率和焊缝质量。
采用传统手工半自动CO2 气体保护焊，焊缝不美观，效率低，质量不易保证。
KB968耐磨焊丝采用龙门式TANDEM 双丝焊工艺，效率较手工半自动CO2 单丝焊提高6 倍，且焊缝外观及整体质量得到提高。
1.4 耐磨处理
由于链条、刮板及煤流的作用，中部槽磨损很快，主要表现在中板及槽帮的磨损，以及采煤机沿中部槽移动所造成的槽帮上部的磨损。
采煤机前进而向煤壁方向移动产生的水平方向弯曲，及底板不平产生的上下弯曲，均加重了槽帮和中板边缘处的磨损。
从摩擦学系统的角度，将中部槽的磨损失效过程看做摩擦能量的相互转化过程。
工作过程中，刮板、链与中部槽产生摩擦，能量损失分为表层和亚表层变形能量、内能的变化形成的热量和表面能的增加，各部分所占比重与井下工况条件和磨损类型(磨料磨损、黏着磨损和腐蚀磨损) 有关。
刮板在中板的链道位置，特别是两节槽的结合处磨损最快，是中部槽报废的主要原因。
目前，提高中部槽耐磨性的相应措施有以下几种。
(1) 采用高强度耐磨钢。
研究表明，高锰钢的强度和耐磨性等综合性能较好。
(2) 在链道处按一定花样堆焊耐磨和耐蚀合金，使刮板和链条在焊缝上滑动，脱离与中板母体的直接接触。
(3) 在链道处采用深层渗硼处理，不但提高了表面强度和硬度，而且具有良好的红硬性和较好的耐蚀性能。
(4) 应用新型材料。
对轻型刮板输送机，采用MC 尼龙中部槽；重型刮板输送机，采用钢塑复合的方法，用超高分子量聚乙烯作为衬里，提高大型机的耐磨性，延长使用寿命，同时降低摩擦系数。
(5) 安装和操作过程中，使各节中部槽尽可能平整。
1.5 价值工程
价值工程的基本原理是以最低的寿命周期成本，可靠地实现产品或服务的必要功能，从而提高产品或服务的价值。
针对中部槽的磨损问题进行分析，中部槽中板过早磨损，槽帮则处于比较完好的状况，即中板和槽帮没有达到同等使用寿命，中部槽的价值没有完全发挥出来，可采用下述2 种方法改进。
(1) 等寿命提高中板耐磨性能，使中板和槽帮在满足使用寿命要求的前提下同时报废，除了上述耐磨措施外，还可采用在中板上部增加耐磨板的方法。
(2) 永寿命应用等离子溶覆合金强化技术，对中部槽本体进行保护，从而实现刮板在同一工作面中无损坏，对磨损后的刮板可修复，即“永不磨损”。
1.6 优化设计
中部槽的工况比较恶劣，受力状况比较复杂，为了满足强度要求，往往采用大裕量设计，造成资源的浪费。
当前，应用较多和成熟的是尺寸优化和形状优化，将基于有限元分析技术的拓扑优化方法引入到中部槽的设计中，采用针对连续体的均匀化拓扑优化方法，对某型刮板输送机的中部槽在推溜和拉架 2 种工况下进行了拓扑优化。
新的模型质量减少5.3%，满足强度要求，且应力分布更加均匀，为中部槽的优化设计提供了新思路。
2 发展趋势
刮板输送机的结构，从诞生起至今未有大的改动，且与采煤机、液压支架已形成了成熟的配套体系，在未来很长一段时间内不会有大的改动。
发展方向和研究重点将集中在以下几方面。
(1) 大型化中部槽的规格将随着刮板输送机的运力增大和配套设备的大型化而相应增大。
(2) 高可靠性随着一井一面高产高效集约化矿井的不断涌现，可靠性对生产的影响日益突出，作为刮板输送机的关键环节和多故障部位，中部槽的可靠性研究愈发重要。
以价值工程为导向，研究中部槽强度和耐磨性能。
(3) 效率刮板链质量较大，刮板与中板摩擦向前推进，物料也通过刮板的推动作用向前推进，使得电动机30% 多的功率浪费在空载运行上。
应研究如何降低中部槽的摩擦系数，减小运行阻力，降低空载功率，提高运煤的有效功率。
(4) 加工自动化自动化生产有助于提高产品质量和生产效率，增强产品市场竞争力。
要结合中部槽结构特点，将先进的生产工艺(如所述的焊接技术)、缺陷自动检测等运用到中部槽的生产中。
3 结语
中部槽的研究是涉及到结构设计、强度理论、摩擦学、材料学、优化设计理论、价值工程等学科和理论的综合性系统工程，其发展和煤矿的需求及基础工业的不断进步密切相关。
北京固本科技为满足工作面设备连续运行，应从提高运行效率、增强可靠性等方面加强对中部槽的研究。