矿山机械设备再制造技术在刮板上的作用研究

钱金宝

（阳泉煤业（集团）有限责任公司煤机装备研究院，山西 阳泉 045000）

在矿山开采工作面中，刮板是刮板输送机重要的零部件，是矿产资源生产中消耗量较大的一种配件，矿企每年都有大量的刮板需要报废处理，利用矿山机械设备再制造技术修复报废刮板，提升刮板使用寿命，可有效降低刮板的采购及检修费用，并节省检修时间，提高生产效率，可以促进矿企的可持续发展。

1 概述矿山机械设备磨损失效现状

1.1 机电设备磨损失效现状

矿企广泛利用现代化大型矿山机械设备，整体设备投资比较大，各种矿山机械设备在恶劣的工作环境中工作中，导致矿山机械设备出现严重的磨损疲劳失效问题，例如采矿山机械会发生截齿磨损问题，刮板输送机中部槽也会出现磨损问题。根据相关统计，我国矿产资源开采工业每年因为磨损导致机电设备失效会引发极大的消耗，增加经营成本。矿企需要加强管理矿山机械设备，利用针对性的措施介绍矿山机械设备的磨损问题，延长机电设备的使用寿命，降低企业的经营成本[1]。

1.2 刮板磨损失效

（1）刮板磨损失效的形式：统计分析矿企开采工作面刮板输送机刮板运行故障，刮板失效形式主要包括磨损失效和冲击断裂变形失效直接失效形式，也会发生腐蚀等间接失效形式，在刮板报废失效中，磨损失效占据较大的比例。统计刮板磨损失效，在刮板磨损失效报废中，刮板长度方向两端头磨损失效问题占据较大的比例，约为80%左右，其中厚度方向磨损问题占据20%左右的比例。

（2）刮板磨损失效的原因：刮板磨损主要包括长度方向磨损和厚度方向磨损，如果在长度方向发生过度磨损，在运输机中部槽中，刮板链条会出现跳槽事故，无法正常使用。此外在综采工作面中，大块的矸石冲击刮板，可能会导致刮板断裂和变形等故障，导致刮板因此断裂和变形，或者发生腐蚀问题，导致刮板无法运行，最终引发刮板报废[2]。发生刮板发生长度方向的磨损，主要是因为刮板中部槽内帮出现接触性的摩擦，引发磨损问题，因为工作面地质条件比较差，或者因为工作人员工作操作不合理，导致刮板输送机出现各种摩擦磨损问题，此外刮板和输送机上的矿产资源和矸石磨损，也会引发刮板长度方向磨损。减速机出现振动噪音或无法承受重负荷，润滑不良，导致齿轮与轴承之间做干摩擦的运动，或润滑油中存在杂质，致使轮齿齿合不良。齿面出现脱离，安装的尺寸不符合标准，刮板机在运行过程中长期受到间歇式硬性冲击；链轮轮齿磨损严重可能是由于链条过紧，齿轮承受的交变压力变大，链轮组件使用超过6个月未及时调转180°安装，齿轮硬度过大，链轮与刮板输送机之间的间隙变大造成密封环失效；刮板机中部槽磨损，中部槽在恶劣的条件下进行工作时，承受刮板机超负荷运行，即垂直方向受刮板机的重压和滚筒截割矿层是的冲击，大块矿物卡在中槽中，对中板的重压。

图1 刮板机中部槽图

（3）维护刮板：结合刮板报废失效的主要原因，如果刮板报废失效的主要形式为磨损失效，需要减少磨损问题，延长刮板的使用寿命，尤其要处理刮板端头的磨损问题，因为综采工作面地质条件比较差，在实际工作中需要维持刮板输送机的平直性，避免刮板端头出现磨损。在同一工作面刮板输送机中，需要配置同一种类型的刮板，避免混配不同形式的刮板。为了保障刮板运行的稳定性，需要及时处理刮板出槽隐患，间隔配套使用新旧刮板。合理调整刮板输送机链条，如果链条张紧力比较大，将会导致刮板链条系统出现严重磨损问题，如果张紧力比较小，将会引发堆链和冲击等问题，导致古板链条机出现机电故障。工作人员每天都要检查刮板和压板的坚固性，及时紧固发生松动的螺栓。

2 矿山机械设备再制造工程

2.1 矿山机械设备再制造工艺流程和生命周期

（1）工艺流程：落实矿山机械设备再制造工程，利用高技术修复和改造废旧机电产品，工作对象是大批待用的废旧机电设备和零部件，需要系统性的分析废旧设备的性能失效和剩余寿命以及经济评价等，结合先进生产方式落实再制造工程。利用各种先进的制造技术，推广利用各种新工艺和新材料，保障再制造产品满足工作标准[3]。

（2）生命周期：实现产品寿命周期管理，主要经历产品制造和使用以及报废处理三个阶段。产品的全寿命周期需要考虑上述三个阶段，同时在产品设计阶段，要注重产品维护工作，利用各种先进技术修复和再造报废产品，延续产品性能和产品价值。在全寿命周期当中，并没有终结报废的产品，利用再制造技术，可以再度发挥报废产品的价值，因此产品全寿命周期链主要包括产品设计、产品制造、产品使用、产品报废、产品再制造、产品再使用、产品再报废。

2.2 矿山机械设备再制造的现状

近些年我国不断发展矿山机械设备再制造，但是还没有实现规模化和系统化的发展，当前在矿企刮板输送机中部槽磨损和链轮磨损等机电设备零部件上都开始利用再制造技术。导致矿山机械设备报废，主要是因为设备零部件发生磨损，在新常态影响下，矿企需要转变工作思维，重视矿山机械设备再制造技术，利用科学技术有序开展矿山机械设备再制造工程，可降低矿山机械的成本，保障矿企的经济效益[4]。

2.3 矿山机械设备再制造技术

（1）堆焊技术：堆焊技术主要是利用电焊和气焊熔化金属，在机电设备和零部件磨损部位堆接，对出现磨损严重位置进行修复。在对矿山运输刮板机制造投入大量工作时，需要借助智能化的堆焊技术。而在实际应用过程中，自动化堆焊技术要与多工序的加工工艺进行相互配合，将自动化堆焊技术的优势充分发挥出来。完成堆焊作业，对产出品质量进行评估，出现毛坯损伤的要对其使用寿命进行评估。再制造时对磨损部件的焊接进行有效监测，确保产品能够达到使用标准。

（2）3D打印再制造技术：利用逆向工程扫描分析磨损刮板，构建三维CAD模型，对比标准的刮板CAD数字模型，将3D打印控制系统输入，合理调制打印材料和处理工艺。再制造技术流程如下：扫描损伤零件支护，构建损伤零件数字化模型，通过重构模型，构建损伤零件的CAD模型，对比标准模型，构建再制造修复模型，实现模型分层，最后实施再制造修复。

（3）应用数控等离子粉末喷焊再制造技术可称之为一种能够对金属表面进行改性的技术，等离子束是热源，在基材表面建立熔池，快速加热合金粉末和陶瓷粉末以及机体表面，发挥出合金粉末和基材以及熔池三者的作用，形成耐磨强化相，耐磨修复刮板表面。

2.4 分析刮板再制造技术及今后发展趋势

机电设备和零部件的再制造效益关系到矿企的综合经济效益，同时可以达到社会效益，进一步发展循环经济。实现废旧刮板再制造来代替新刮板的采购费用，从而降低成本，对矿企具有显著的效益[5]。

2.4.1 材料的研究

材料研究是指用于等离子熔覆的耐磨合金粉末的研究。

延长刮板使用寿命的关键是提升其耐磨损性能，而决定耐磨损性能的是材料的成分。刮板基材为普通碳钢，需要对其进行表面改性，才能获得更高的耐磨损性能。所以研制用于等离子熔覆的耐磨合金粉末也是项目关键的研究内容之一[6]。

2.4.2 工艺的研究

工艺的研究包括刮板等离子熔覆工艺及再制造工艺的研究。

影响熔覆层性能的因素相对较多，除了熔覆材料，熔覆工艺也是关键的影响因素。因此研制出合理的刮板等离子熔覆工艺，可保证熔覆层性能更为优良[7]。刮板再制造工艺，是报废旧刮板再利用的关键，也是项目的技术关键之一。

2.4.3 设备的研究

设备的研究只要是指刮板再制造设备的研究。

因项目所研究产品属于新产品，所涉及到的设备没有类似的可以借鉴，需要根据项目产品需求研制或改造新设备[8]。

2.4.4 技术路线

刮板斧头切割方法研究→刮板斧头更换方法→刮板斧头焊接方法研究→耐磨合金粉末配方研究→刮板耐磨强化→强化再制造刮板。

通过再制造技术修复刮板是今后发展的趋势，可有效延长刮板使用寿命，减少刮板消耗量，减少采购及检修费用，并可使旧刮板得以重新利用，减少钢铁资源浪费[9]。对矿企节能增效，持续健康发展有这重要意义。

3 结语

本文论述了矿山机械设备再制造技术在刮板上的作用，实现废旧刮板再制造利用，为企业降低生产成本。保障矿企的综合效益。