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刮板輸送機(jī)鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法的探討

文檔作者：紀(jì)中元文檔來源：龍煤集團(tuán)鶴崗分公司振興煤礦運(yùn)輸區(qū)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月08日
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江西煤炭科技
JIANGXI COAL SCIENCE &amp;amp; TECHNOLOGY
2010年第2期
NO．2 2O1O
刮板輸送機(jī)鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法的探討
中圖分類號：TD528 ．3
紀(jì)中元
(龍煤集團(tuán)鶴崗分公司振興煤礦運(yùn)輸區(qū)，黑龍江鶴崗154100)
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006—2572(2010)02一O115—03
Discussion on Computing M ethods of Safety Coefficient of Chain of Scraper Conveyor
J i Zhongyuan
(Transportation Dept．of Zhenxin Colliery，Hegang Branch，Longmay M ining Group Co ．，
Ltd，Hegang，Heilongjiang，154100)
O 引言
礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈?zhǔn)敲旱V井下刮板輸送機(jī)關(guān)鍵性零
件之一，是保證刮板輸送機(jī)在井下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確?；夭晒?
作面連續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，要求輸送機(jī)選用的圓環(huán)鏈應(yīng)
具有良好的機(jī)械性能和足夠的強(qiáng)度，保證不發(fā)生斷鏈?zhǔn)?
故。
鏈條的破斷型式基本有兩種。一是強(qiáng)力斷鏈，即所受
沖擊力超過其靜態(tài)破斷載荷，突然斷裂；另一種是疲勞斷
鏈，受力小于靜態(tài)破斷載荷，但由于長時(shí)問承受脈動(dòng)載荷，
發(fā)生疲勞破壞。
上述造成圓環(huán)鏈鏈條破斷的動(dòng)態(tài)載荷，在刮板輸送機(jī)
運(yùn)行中是復(fù)雜多變、不易預(yù)計(jì)的。因此，在刮板輸送機(jī)設(shè)
計(jì)時(shí)，所選用圓環(huán)鏈的機(jī)械強(qiáng)度，要求有一定的安全裕度，
即所選圓環(huán)鏈的破斷強(qiáng)度比施加在圓環(huán)鏈上的最大拉力
要大出一定倍數(shù)，滿足規(guī)定的安全系數(shù)，以保證刮板輸送
機(jī)的可靠性。
本文通過對我國現(xiàn)在通用的刮板輸送機(jī)鏈條安全系
數(shù)計(jì)算方法，以及在計(jì)算中所考慮的安全因素進(jìn)行分析，
發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)有鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法不夠科學(xué)，其計(jì)算結(jié)
果不能真正代表刮板輸送機(jī)鏈條的安全裕度，存在虛假現(xiàn)
象。進(jìn)而在分析論證的基礎(chǔ)上，提出新的刮板輸送機(jī)鏈條
安全系數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)，以及應(yīng)該考慮的各種因素，并推薦鏈
條安全系數(shù)新的計(jì)算公式及最小安全系數(shù)。
1 現(xiàn)有鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法的分析
我國現(xiàn)在通用的鏈條安全系數(shù)計(jì)算公式為：
： >i-3．5 ? ? ? ? ? ? ? ．(1)
式中： Sp— — 單根圓環(huán)鏈破斷拉力(kN)；
i— — 鏈條數(shù)；
— — 鏈條負(fù)荷分配不均勻系數(shù)，單鏈 一1，雙
鏈 一0．833n0．91；
1．2— — 動(dòng)張力系數(shù)；
Smax— — 刮板鏈的最大靜張力(kN)。
經(jīng)對上式分析，可以發(fā)現(xiàn)如下問題：
1)現(xiàn)有鏈條安全系數(shù)計(jì)算公式中的鏈條最大靜張力
是根據(jù)輸送量、輸送機(jī)長度、摩擦系數(shù)、鏈速等因素，按逐
點(diǎn)計(jì)算法得出的。計(jì)算方法比較繁瑣，其計(jì)算值代表刮板
鏈和貨載的最大移動(dòng)阻力，刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)將克服這個(gè)
阻力，移動(dòng)阻力值與電動(dòng)機(jī)功率并沒有直接關(guān)系，不能代
替電動(dòng)機(jī)施加給鏈條的最大牽引拉力。因此，用移動(dòng)阻力
計(jì)算出的鏈條安全系數(shù)能否準(zhǔn)確反映鏈條的安全裕度值
得懷疑。據(jù)此所給出的鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法不夠科學(xué)，
使用現(xiàn)有計(jì)算公式所獲得的計(jì)算結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生不符合實(shí)
際的現(xiàn)象，這一點(diǎn)將在后面的計(jì)算實(shí)例中進(jìn)一步加以說
明。
2)現(xiàn)有的計(jì)算公式是以鏈條內(nèi)的靜拉力為其計(jì)算基
礎(chǔ)，并考慮了鏈條拉力不均勻系數(shù)和動(dòng)張力系數(shù)，但沒有
考慮到鏈條由于經(jīng)常刮卡而產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷等因素，因而
不夠全面，使計(jì)算結(jié)果可靠程度減小。
2 推薦鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法
1)計(jì)算程序
首先，根據(jù)刮板輸送機(jī)的主要參數(shù)：輸送量、長度、鏈
速等，計(jì)算出刮板鏈的最大移動(dòng)阻力，并用它來選擇輸送
機(jī)所需要電動(dòng)機(jī)功率，然后用已選定的電動(dòng)機(jī)功率，驗(yàn)算
所選用圓環(huán)鏈的安全系數(shù)。
2)在鏈條安全系數(shù)中，應(yīng)當(dāng)考慮的因素
(1)在輸送機(jī)刮板鏈組件中，開口連接環(huán)或扁平連環(huán)
的破斷強(qiáng)度與其相同規(guī)格的圓環(huán)鏈破斷強(qiáng)度之比為0．9
· 】】5 ·
(見標(biāo)準(zhǔn)MT71～91，MT99—91和GB／T12718—91)，因
此，鏈條安全系數(shù)中，應(yīng)當(dāng)考慮1．11(1／0．9)倍的安全裕
度。
(2)刮板輸送機(jī)在實(shí)際工作中，將承受沖擊負(fù)荷，有時(shí)
甚至于刮板鏈被卡住，在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩
將全部施加于鏈條上。因此，在鏈條安全系數(shù)計(jì)算中，這
種因素必須考慮，以保證鏈條運(yùn)行的可靠性。建議計(jì)算
中，應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的顛覆力矩系數(shù)值增加其傳動(dòng)功率2．5
倍。
(3)雙鏈刮板輸送機(jī)受力不均勻系數(shù)。此項(xiàng)因素是考
慮兩刮板間的兩條鏈段固有長度不同，以及經(jīng)過輸送機(jī)彎
曲段時(shí)兩條鏈子彈性伸長不同，致使兩條鏈子受力不均
勻，建議此項(xiàng)系數(shù)按原計(jì)算公式中取值考慮。
(4)鏈條內(nèi)動(dòng)負(fù)荷系數(shù)。建議仍按1．2，即動(dòng)負(fù)荷為靜
負(fù)荷的2O 。
(5)電動(dòng)機(jī)施加在圓環(huán)鏈上的最大牽引力不能超過鏈
條的最大工作載荷。為保證鏈條運(yùn)行時(shí)，其變形量在彈性
范圍內(nèi)，不產(chǎn)生永久變形，鏈條與鏈輪正常嚙合，鏈條的最
大工作載荷不能超過其彈性極限。為增加可靠性，建議取
最大工作載荷為彈性極限的75 ，即為試驗(yàn)載荷的75
(鏈條的試驗(yàn)載荷接近其彈性極限)。根據(jù)我國圓環(huán)鏈標(biāo)
準(zhǔn)，各種規(guī)格圓環(huán)鏈的破斷載荷與試驗(yàn)載荷之比平均為1．
25，因此，鏈條的破斷載荷應(yīng)為其最大工作載荷的1．7倍
(1．25×l／0．75)。
3)鏈條最小安全系數(shù)
將上述各種安全因素(除(3)外)的系數(shù)值相乘得最小
安全系數(shù)：
(nJ—1．1l×2．5×1．2×1．7—5．66 取為5．7
4)本文推薦鏈條安全系數(shù)計(jì)算公式
1-1~-(i·Sp· )／S≥ 5．7
S一(N ‘1])／V
式中：Sp。一單根鏈條破斷載荷(kN)；
i— — 鏈條數(shù)；
— — 鏈條載荷分配不均勻系數(shù)；
單鏈k-1；雙鏈 —O．833～O．91；
最大牽引力(kN)；
N—— 刮板輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)總功率(kw)；
V— — 鏈速(m／s)；
1—— 效率，1 0．75。
3 計(jì)算實(shí)例
為了分析對比，以國內(nèi)現(xiàn)有幾種型號的刮板輸送機(jī)為
例，用各自的技術(shù)參數(shù)分別以原有計(jì)算公式(1)和本文推
薦公式(2)，計(jì)算其安全系數(shù)，獲得的計(jì)算結(jié)果列于表1。
表1 國內(nèi)幾種機(jī)型刮板輸送機(jī)鏈條安全系數(shù)計(jì)算
從表1計(jì)算結(jié)果可以看出：
1)按原有計(jì)算公式(1)計(jì)算，五種單鏈刮板輸送機(jī)鏈
條安全系數(shù)都滿足要求，而用本文推薦公式(2)計(jì)算，五種
單鏈刮板輸送機(jī)只有兩種鏈條安全系數(shù)滿足要求，有三種
達(dá)不到要求。但根據(jù)煤礦實(shí)際使用情況統(tǒng)計(jì)表明，單鏈刮
板輸送機(jī)斷鏈?zhǔn)鹿时容^頻繁。由此證明原有計(jì)算法與實(shí)
際情況不符，而本文推薦公式(2)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相
符合。
2)使用原有鏈條安全系數(shù)計(jì)算法所得結(jié)果，不能反映
鏈條安全裕度的真實(shí)情況，可得出與實(shí)際情況不符合的結(jié)
· 1l6 ·
果。
(1)當(dāng)兩臺刮板輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)相同，所選用的
圓環(huán)鏈規(guī)格也相同，而它們的電動(dòng)機(jī)功率不同時(shí)，使用現(xiàn)
有公式(1)計(jì)算卻可獲得相同的鏈條安全系數(shù)，例如表1
中序號5、6和8、9兩對輸送機(jī)既是如此(表1中序號5和
6的安全系數(shù)結(jié)果略有差異，是由于兩種輸送機(jī)鏈速差異
而致)。采用本文推薦公式進(jìn)行計(jì)算，鏈條安全系數(shù)是隨
著輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率值的大小而不同，電動(dòng)機(jī)功率小的鏈
條安全系數(shù)大，電動(dòng)機(jī)功率大的鏈條安全系數(shù)小。
(2)當(dāng)兩臺輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率和所選用圓環(huán)鏈規(guī)格完
江西煤炭科技
JIANGXI COAL SCIENCE &amp;amp; TECHNOLOGY
2010年第2期
No．2 2010
單體液壓支柱腐蝕失效形式昀探討
中圖分類號：TD355 ．3
顏 霞
(黑龍江龍煤集團(tuán)機(jī)械裝備公司鶴崗分公司，黑龍江鶴崗154103)
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006—2572(2010)02—0117-02
Discussion on Corrosion Failure M ode of Single Hydraulic Prop
Yan Xia
(Hegang Branch，Heilongjiang Longmei Group Mechanical Equipment Co．，Hegang，Heilongjiang 154103)
O 引言
礦用單體液壓支柱在井下使用過程中存在的主要問
題是腐蝕嚴(yán)重、壽命短，在一些水質(zhì)惡劣的礦井中一般壽
命僅6～8個(gè)月，有的更短。因此，研究支柱的失效機(jī)理，
為制造和修復(fù)提供理論依據(jù)，有著重要的生產(chǎn)實(shí)踐價(jià)值和
社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。
本文在進(jìn)行了大量實(shí)地調(diào)查研究，對一些礦井環(huán)境介
質(zhì)的取樣分析、對典型失效支柱進(jìn)行金相和電子顯微分析
的基礎(chǔ)上，提出了鍍鉻單體支柱失效原因和腐蝕破壞機(jī)
理。
1 腐蝕破壞形式
單體液壓支柱工作原理如圖1所示，乳化液由高壓泵
打人，在活柱與缸體間產(chǎn)生壓力而使支柱上升。使用中，
單體支柱失效主要是由于乳化液滲漏導(dǎo)致承壓能力的下
降而引起的。這種滲漏又是活柱表面、活塞與活柱間密封面、
缸筒內(nèi)壁的腐蝕造成的，活柱表面嚴(yán)重腐蝕是最為普遍的
現(xiàn)象。
1一缸簡2一Y型圈3一活塞4一導(dǎo)向環(huán)5一活柱
圖1 單體支柱示意圈
1)活柱表面腐蝕
國產(chǎn)支柱材料為27SiMn，組織狀態(tài)為回火索氏體，支
柱表面經(jīng)電鍍處理以提高其抗蝕性，鍍層為0．04 mm～O．
05 mm銅基底上復(fù)鍍0．01 mm～O．02 mm硬鉻。
活柱表面銹蝕形式主要有：鍍層水痘狀凸起的鼓泡
(鼓泡直徑約5 mm～10 mm，高度0．5 mm～2 mm，泡內(nèi)充
滿銹蝕產(chǎn)物)鍍鉻層大片剝落及局部凹陷、深入基體的蝕
全相同時(shí)，而它們的輸送量不同，采用現(xiàn)有公式(1)計(jì)算，
其計(jì)算結(jié)果卻得到不同的安全系數(shù)，例如表l中序號5、7
和序號8、1O即是如此。采用本文推薦公式(2)，其計(jì)算結(jié)
果可得到相同的安全系數(shù)(表1中序號5和7的安全系數(shù)
計(jì)算結(jié)果有差異，是由于兩種輸送機(jī)鏈速不同而致)。
4 結(jié)論
通過對以上兩種計(jì)算方法的理論分析及計(jì)算實(shí)例驗(yàn)
證，得出如下結(jié)論：
1)我國現(xiàn)有鏈條安全系數(shù)計(jì)算方法以輸送機(jī)刮板鏈
的移動(dòng)阻力為計(jì)算基礎(chǔ)，不夠科學(xué)，不能客觀反映鏈條的
安全裕度。
2)本文推薦計(jì)算方法的電動(dòng)機(jī)施加給鏈條的最大牽
引力為計(jì)算基礎(chǔ)，鏈條安全系數(shù)與電動(dòng)機(jī)功率及鏈速存在
一定的函數(shù)關(guān)系。符合客觀實(shí)際，用該算法計(jì)算得出的結(jié)
果客觀地反映了鏈條的安全裕度，因此建議在今后的設(shè)計(jì)
中采用該方法以提高刮板輸送機(jī)鏈條的可靠性，減少故障
率。
作者簡介：紀(jì)中元(1964一)，男，2003年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院
礦物加工工程專業(yè)，大學(xué)學(xué)歷，工程師，現(xiàn)任龍煤集團(tuán)鶴崗分公司
振興煤礦運(yùn)輸區(qū)區(qū)長。
收稿日期：2O1O—O2—22 編輯：胡中祺
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