刮板机导轨结构改造探讨

◎ 甘济升，冯帅辉，杨文勇

（中央储备粮广东新沙港直属库有限公司，广东 东莞 523147）

中央储备粮广东新沙港直属库有限公司（以下简称新沙港直属库）地处珠江粮食流通走廊的重要物流节点，兼具“储备、中转、轮换和处理”四大功能[1]。作为当年全国18个机械化粮库之一，新沙港直属库是中储粮储运有限公司在华南地区主要的粮食储备中转港口库，北粮南运的南方中转站[2]。

新沙港直属库现有仓容58万t，其中立筒仓仓容11万t，主要进行大豆、玉米、小麦的中转流通。立筒仓粮食出仓采用流程装车的方式，提升后的粮食通过TQSS63刮板机输送至装车缓冲仓。

1 设备结构及工作原理

1.1 设备结构

TQSS63型号刮板机，于1998年5月投入使用，设计产量500 t·h-1。TQSS63刮板机原有上下两层导轨，导轨结构如图1所示，主要由8 mm厚65锰耐磨钢板、6 mm厚Q235钢板、8 mm厚高分子材料板重叠组成，用沉头螺丝固定在支架和底板上。高分子材料板主要是用于防止链条刮板和底板在运行过程中发生直接金属摩擦产生更大的噪声[3]。

图1 旧导轨结构图

1.2 工作原理

刮板和链条承载于导轨上，刮板与高分子材料板材接触，链条与65锰耐磨钢板接触。粮食输送过程中，刮板链条受到机头传动装置的牵引，克服粮食、刮板、链条、高分子材料板、65锰耐磨钢板和粮食自身的重力，使粮食形成连续的料流向前移动[4]。

2 存在的问题

近年来新沙港直属库中转作业量增加，如图2所示。TQSS63刮板机使用频率高、作业时间长，维修维护任务重。作业过程中，因为材质因素，高分子材料板材磨损较快，造成重力主要集中在链条和65锰耐磨钢板的接触面上，进而导致两者之间的摩擦力增大。当磨损深度超过5 mm后，固定导轨的沉头螺丝头就会被完全磨损，沉头螺丝发生脱落，如图3所示。在长期的工作振动中，导轨逐渐出现松动或局部突起，极易被刮板链条卷带到机头，缠绕住刮板机头轮，造成过载停机。

图2 新沙港直属库中转作业量图

图3 沉头螺丝脱落、导轨卷断图

3 改造的方法

导轨结构改造后如图4所示。用NM400耐磨钢制成两条16 mm×16 mm的耐磨方钢，两条方钢之间通过4 mm厚间距相等的上钢板和下钢板焊接固定，三者组成的钢支架代替原有的65锰耐磨钢板和Q235钢板。其中上钢板距离方钢顶面4 mm，下导轨与方钢底面同处一个水平面。用10 mm厚超高分子量聚乙烯板代替原有8 mm厚的高分子材料板。将固定导轨钢支架的M8×30沉头螺丝固定在下钢板上，藏在两条方钢之间。改动后的实物如图5所示。

图4 新导轨结构图

图5 更新改造后的导轨图

4 取得的成果

4.1 结构优化

结构设计更加合理。10 mm厚超高分子量聚乙烯板相比8 mm厚高分子材料板，厚度增加1.25倍；结构优化后，NM400耐磨方钢可供磨损厚度为16 mm，相比65锰耐磨钢板增加3.20倍。固定导轨的上钢板距离导轨与链条摩擦接触面留有4 mm的余量，当这4 mm的余量磨损之后，才会磨损到第一层固定部位。起最终防护的沉头螺丝位于下钢板位置，螺丝头面距离摩擦接触面12 mm，超高分子量聚乙烯板完全磨损后，沉头螺丝仍能起到固定连接的作用，从而有效防止导轨松动而脱落，延长设备使用寿命。

4.2 耐磨性能提高

超高分子量聚乙烯板的分子量在400万以上[5]，其沙浆磨损指数仅是高分子材料板的1/10，沙浆磨损指数越低，其耐磨性能越高，使用超高分子量聚乙烯板的耐磨性增加10倍[6]。硬度值是衡量材料耐磨性的重要指标之一[7]。NM400耐磨钢表面硬度达到360～450 HB，是65锰耐磨钢板的1.55倍[8]。

在导轨结构中，沙浆磨损指数对耐磨性的影响因子为0.29，硬度对耐磨性的影响因子为0.47，其他影响因素对耐磨性的影响因子为0.24。由厚度增加倍数和耐磨性提高倍数的乘积乘上各自影响因素的比例，求和之后得到更新改造后的导轨理论更换间隔时间相比之前延长6.19倍。

4.3 噪声减小

在空载和满载运行两种条件下，利用噪声检测仪分别对改造前和改造后的刮板机机头、机中、机尾进行3次检测取平均值的方法，检测其噪声。空载噪声监测结果如图6所示，刮板机机中噪声降低幅度最大，下降6.52%。满载噪声检测如图7所示，刮板机机中噪声降低幅度最大，下降9.39%。更换导轨之后，刮板机机中位置，刮板链条运行更加平稳，因此噪声降低最大；而刮板机机头装有驱动电机，会对噪声监测产生影响，更换导轨对其噪声降低幅度最小。

图6 空载噪声检测图

图7 满载噪声检测图

5 结语

刮板输送机是一种在煤炭、矿山、粮油等行业应用广泛的散料输送设备。随着各行业的不断发展，输送设备不断向高端发展，在产品质量要求和设备维护标准不断提高的背景下，既环保又拆装方便且能够延长使用寿命的结构设计，必将成为刮板输送机设计和使用要求的主要考虑因素。