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一、鏈條失效分析服務案例

疲勞斷裂失效是礦用鏈條常見的一種失效形式，煤礦井下輸送機工作時，鏈條處于運動狀態，承受的是動載載荷，屬于動態疲勞范疇，因此鏈條的使用壽命(疲勞壽命)與其工作時所受的載荷（應力）大小有直接關系，即礦用鏈條工作時所受的工作應力越高，其疲勞壽命越短，反之疲勞壽命則越長。通過大量系統的實驗數據繪制的礦用鏈條工作應力與疲勞壽命關系曲線如下圖所示。

從圖中得知，鏈條只有在小于等于正常工作應力下（圖中E點），其疲勞壽命才會很長，達9萬次。除承受正常工作應力外，若鏈條再承受其它的力（過載彎曲力、干涉力、刮卡力、撞擊力等），鏈條的疲勞壽命將會隨著工作應力的增大而降低，即在圖5中由曲線的E點向A點移動。例如，在圖5中E點正常工作應力下，鏈條可使用兩年以上（疲勞壽命9萬次），若鏈條所受的力比E點正常工作應力提高50%，原來可用兩年的鏈條僅能用4.5個月（疲勞壽命1.7萬次，圖中C點），如果再考慮腐蝕的影響，鏈條的疲勞壽命將更短。 工作應力高、安全裕度不足、工況條件惡劣，都會導致礦用鏈條發生疲勞失效。礦用鏈條疲勞失效可分為：過載彎曲疲勞，干涉，刮卡、卡阻撞擊三種形式。

A. 過載彎曲疲勞

1. 失效特征 

a. 斷裂鏈環均為刮板下平環。 如右圖所示：

b. 斷裂位置均為鏈環直臂處， 多為焊接側直臂。如右圖 紅框區域所示：

c. 鏈環斷口附近有時可見伴生裂紋。 如右圖所示：

d. 斷環斷口端面平整，剪切唇較少；

 e. 仔細觀察鏈環斷口形貌，有時可 見斷裂起始源或疲勞輝紋。如右圖 所示：

2. 過載彎曲疲勞的預防和應對措施 

2.1. 預防 

預防過載彎曲疲勞的發生可參考以下幾點：

a. 不同廠家的鏈條、鏈輪、刮板、橫梁搭配使用時，必須確認它們之間可相互兼容。

b. 鏈條下井前檢查刮板、鏈環、橫梁三者的裝配及緊固情況。合理的緊固狀態為：在螺栓達到緊固力矩后，鏈環與橫梁和刮板間仍存有間隙，間隙不可過大也不可過小；

c. 保證鏈條、刮板或橫梁與鏈輪正常嚙合，平時注意平環、刮板或橫梁與鏈輪嚙合的痕跡是否有異常現象，若有異常應及時排除；

d. 每班注意檢查有無斷裂的橫梁或刮板，一旦發現斷裂的橫梁或刮板應立即更換，否則易使鏈環發生過載彎曲疲勞；

e. 第一次發現刮板下鏈環在直臂特別是焊接處斷裂時應給予足夠重視，這往往是過載彎曲疲勞的前兆，此時應重點檢查橫梁是否存在頻繁斷裂未被更換的情況；檢查橫梁、鏈環與鏈輪的嚙合情況；檢查鏈輪是否有異常磨損；檢查橫梁與鏈輪底面、輪齒側面間隙是否過小(見下圖)；檢查是否存在跳輪、打滑以及橫梁是否被鏈輪架起等現象，一旦發現上述情況應及時更換新橫梁或新鏈輪。若無法找到確切原因，可將全部刮板錯移一個或兩個鏈環后觀察一段時間。

2.2. 應對措施 

若鏈條頻繁出現刮板下鏈環直臂處斷裂現象，則說明鏈條遭受了過載彎曲疲勞，此時應視情況采取如下措施：

a. 查看斷環分布情況，若斷環分布較集中，可將集中斷環處兩側鏈條同時切除更換，甚至可將斷環集中處的整條鏈條成對更換掉，注意新裝的鏈條必須是配對鏈條。同時，將所有刮板錯移一至兩個平環。

b. 查看鏈環、橫梁與鏈輪嚙合情況，若鏈輪有異常磨損應及時更換新鏈輪，同時將所有刮板錯移一至兩個鏈環。

c. 檢查橫梁斷裂及刮板螺栓緊固情況，橫梁斷裂和螺栓松動也是導致刮板下鏈環遭受過載彎曲疲勞斷裂的原因之一，若橫梁大量斷裂或大多數螺栓松動，應細致的檢查所有螺栓緊固情況和橫梁斷裂情況，發現松動的螺栓立即按力矩要求緊固或更換為新螺栓，發現斷裂橫梁立即更換，同時將所有刮板錯移一至兩個鏈環。

d. 若上述情況都沒有出現或無法找到過載彎曲疲勞斷裂的原因時，可適當降低采煤機的采煤速度，即適當降低鏈條的工作載荷，同時將所有刮板錯移一至兩個鏈環，避免頻繁斷鏈。也可向廠家尋求幫助。

e. 采取上述措施后仍頻繁發生過載彎曲疲勞斷鏈時，建議更換全部鏈條為新鏈條。

B. 干涉

1.干涉特征

干涉僅在過鏈輪時產生，多由橫梁參與嚙合影響鏈條與鏈輪正常嚙合傳動引起。干涉的特征是：

a. 刮板下鏈環可見明顯的彎曲，如下圖所示。

b. 刮板下平環頂部與鏈輪嚙合的痕跡與非刮板下平環存在較大差異，如下圖所示

c. 鏈條因干涉而斷裂的位置多為刮板之后的立環頂部，如右圖所示。

2.干涉預防和應對措施

由干涉引起的斷鏈多在整機運行一段時間后出現，有時設計原因引起的干涉在整機試運行期間就會出現斷鏈現象，干涉點磨削后斷鏈反而有改善。因此干涉的預防需要平時多注意鏈條、鏈輪、刮板橫梁的檢查和維護,主要注意以下三點：

a. 注意檢查平環與鏈輪的嚙合磨損情況，注意對比刮板下平環和非刮板下平環是否存在較大差異。

b. 注意檢查鏈輪的磨損痕跡，特別是異常的磨損痕跡。比如鏈輪齒頂、輪齒根部、滾筒等處是否有異常的損傷痕跡。

c. 剔除斷環添加接鏈環時，細致檢查斷環附近的刮板下平環是否有彎曲現象，一旦發現上述問題，首先應確認產生干涉的具體原因（如無法確認問題源，可向廠家尋求幫助），找到原因  后做針對性調整或更換。

C. 刮卡、卡阻、撞擊

1.特征 

刮卡、卡阻、撞擊的產生原因可分為兩類，一是由輸送機本身引起；二是由負載引起。

因刮卡、卡阻、撞擊導致鏈條斷裂的主要特征是：斷環多為刮板下平環的頂部，且多為鏈環前進方向反向的頂部斷裂，如圖例所示。

a.刮卡、卡阻、撞擊產生時常伴有以下一種或多種特征: 有底板掉落或開焊現象，多為機頭或機尾過度槽及變線槽處。

b. 刮板產生彎曲現象，橫梁也有斷裂現象。

c. 有過渡槽底板的工藝孔蓋板脫落現象。

d. 有側板撞損或開焊現象。

e. 中部槽或過渡槽間有搭接錯位形成的臺階現象。

f. 工作面傾角大，煤質較硬且大塊煤較多或工作面矸石含量大。

2. 預防 

刮卡、卡阻、撞擊的預防主要在于及時發現撞擊點并消除。具體預防措施參見本手冊關于維護章節內容。

3.應對措施 

刮卡、卡阻、撞擊對鏈條造成的損傷早期較難發現，且鏈環的損傷有輕有重，當較重的損傷擴展至危險截面時便會發生斷鏈，此時若不采取措施，后期易發生批量斷鏈問題。因此刮卡、卡阻、撞擊點發現的越早，采取應對措施越早越有效。

首先，出現3次平環尾向頂部斷裂時，應引起高度重視，參照特征的描述確認是否屬于刮卡、卡阻、撞擊引起的斷鏈，一經確認，應立即停機徹查刮卡、卡阻、撞擊點，發現后即時修復或消除，否則不得開機運煤（注：發生斷鏈時，也可向廠家尋求幫助）。

其次，修復刮卡、卡阻、撞擊點后，應將所有刮板錯移一個或兩個平環安裝。此方法也適用于鏈條換工作面使用。再次，工作面遇斷層或含矸量較大時，適當降低采煤速度，減小輸送機工作負荷，同時注意遇有大塊煤時，應預破碎后再輸送。平時注意避免輸送機帶載啟動。

若斷鏈集中在輸送機鏈條的某一段內，應將此段鏈條或整條雙鏈同時更換為新配對的鏈條，同時在臨近新鏈兩端的舊鏈開始，盡快將所有刮板錯移一個或兩個平環安裝。

若頻繁出現斷鏈且斷鏈分布較分散時，建議更換全部新配對鏈條，升井的舊鏈條可交由廠家修復后再用

二、 鏈條更換工作面時的注意事項

礦用鏈條服役完一個工作面后，需要繼續服役于下一個工作面時，礦方應依照以下步驟進行檢查確認和安裝維護。

1.檢查確認

首先對準備升井的鏈條在現工作面的服役狀態進行標識和標記，服役狀態包括鏈條的運行方向、鏈條的工作位置、鏈條上裝配刮板位置、鏈條磨損和腐蝕狀況等內容。在鏈條張緊的狀態下測量鏈條的磨損伸長量（或在地面測鏈條總長及配對時進行）。

拆除所有鏈條上的刮板和橫梁，抽檢鏈條的尺寸、有條件的情況下測試鏈條的機械性能、疲勞壽命等技術參數，根據檢測結果評估鏈條的殘存壽命，保證鏈條的殘存壽命大于待服役工作面的開采周期。同時注意配套輸送機的整部鏈條必須是殘存壽命相近的鏈條。

對評估合格后的鏈條進行目視檢查，切除帶有嚴重損傷的鏈環。目視檢查后再進行無損探傷（磁粉探傷或著色探傷）檢測裂紋，切除帶有裂紋的鏈環，用接鏈環替換切除的鏈環，或返回制造廠修配。

將最后確認可再次服役的鏈條使用測長機在標準規定的張緊力下重新測長、配對，注意每對的兩條鏈條平環直臂外側的標記應相同。

確認與鏈條配合使用的其它部件與鏈條間可互相兼容，無干涉、刮卡、鏈條損傷等問題。

2.安裝

下井安裝時應保證鏈條在新工作面的運行方向、鏈條位置、刮板位置及其它服役狀態符合規定的要求。

3.下井 

舊輸送機更換工作面使用時與新輸送機相似，也要經歷安裝、調試、試生產等過程。在之后一個月的磨合期內應密切注意鏈條張緊力的大小（應每天使用張緊力測試儀測量,見下圖），防止出現堆鏈現象。磨合期內無異常后可投入正常生產。

4.張緊力測試儀使用說明

4.1 使用方法

a.將預緊力測試儀放在三個鏈環上，操作手動泵，直到鏈環間空隙達到3毫米，如下圖所示。

b. 此時從壓力表讀出壓力值，查閱下面的壓力值與噸位對照表即可得到鏈條預緊力噸位：

c.逆時針旋轉手動泵手輪將測試儀卸壓。

4.2 注意事項 

a.勿過載超過20噸；

b.當預緊力就位時，勿給鏈條施加額外的力；

c.保持液壓油清潔；

d.勿扔放，勿施加除必要的放置測試儀的任何力；

e.保持油位正確；

f.操作前，每次檢查壓力表是否為零。

4.3 安全事項

當操作或提攜時，確保手和所有鉸接處遠離以防夾手，確保手與所有節點清潔。