煤礦機(jī)械磨損失效研究

馮長(zhǎng)軍

摘要：專業(yè)人士研究了煤礦機(jī)械在日常工作中的磨損失效形式，并且以理論分析的形式對(duì)煤礦機(jī)械的機(jī)理進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)研究；還對(duì)煤礦機(jī)械因磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了估算和統(tǒng)計(jì)。研究證明了我國(guó)煤礦機(jī)械的磨損失效的問(wèn)題普遍存在， 應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁叨戎匾暫统浞终J(rèn)識(shí)。研究中還發(fā)現(xiàn)：斷裂和磨損是存在于煤礦機(jī)械磨損失效的主要形式；腐蝕磨損和磨粒磨損是主要的磨損機(jī)理形式；在我國(guó)每年有上百億元的經(jīng)濟(jì)損失來(lái)源于煤礦系統(tǒng)磨損。如今，如何延長(zhǎng)煤礦機(jī)械使用壽命，減少機(jī)械的磨損備受關(guān)注。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；磨損失效；減磨

在我國(guó)煤炭占據(jù)著第一能源的位置，我國(guó)煤炭主要以機(jī)械的形式進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采煤礦的機(jī)械設(shè)備具有在其工作領(lǐng)域特殊的特點(diǎn)，比如：設(shè)備所處的環(huán)境中充斥著有害氣體；粉塵；水汽等，并且工作的環(huán)境非常惡劣。由于煤炭開(kāi)采工作的特殊性，造成許多機(jī)械設(shè)備是在沖擊、高速、振動(dòng)、重載、介質(zhì)腐蝕和摩擦等，工況條件下進(jìn)行工作的；大多數(shù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)年累月不分晝夜，加之機(jī)械潤(rùn)滑條件差，停機(jī)時(shí)間又短，這就造成大量機(jī)械零部件不能得到良好的維護(hù)和潤(rùn)滑。所以，煤礦機(jī)械的失效磨損現(xiàn)象非常嚴(yán)重，由此造成大量的安全事故和設(shè)備故障，給生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的危害和經(jīng)濟(jì)損失。

1.磨損失效形式及機(jī)理

1.1采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)磨損

第一，截齒磨損，在采礦中，有一個(gè)零部件用來(lái)直接在煤層中對(duì)煤炭進(jìn)行切割，這個(gè)部件就是截齒，它的位置是安裝于滾筒之上，并且不斷隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且直接與煤層產(chǎn)生摩擦。所以，造成截齒失效的主要形式就是摩擦磨損。當(dāng)煤層中有矸石或者其他較硬的礦料存在時(shí)，截齒的磨損度極高，在摩擦?xí)r還產(chǎn)生很高的摩擦溫度，所以，使截齒的磨損加快了，截齒在截割煤巖時(shí)要承受非常高的剪應(yīng)力、壓應(yīng)力以及沖擊負(fù)荷，在此同時(shí)如果遇到硬度非常高的巖石，還有可能會(huì)因?yàn)榻佚X過(guò)載而造成截齒直接斷裂。這些情況都導(dǎo)致，在煤炭生產(chǎn)中，對(duì)截齒的消耗量是驚人的。

第二，滾筒磨損，當(dāng)截齒從煤壁上將煤炭切割下來(lái)，煤塊會(huì)自然下落，下落后煤炭會(huì)落在兩條螺旋葉片之間，此時(shí)螺旋滾筒一直在旋轉(zhuǎn)，煤炭就會(huì)沿著螺旋滾筒向輸送及上移動(dòng)。所以，在輸送過(guò)程中煤塊會(huì)對(duì)滾筒造成非常嚴(yán)重的磨損，特別是對(duì)螺旋葉片的磨損表現(xiàn)得最為突出，螺旋葉片會(huì)從最初的25mm被磨損到只有幾個(gè)毫米。

1.2刮板輸送機(jī)磨損

鏈條磨損，鏈條出現(xiàn)斷鏈，就是鏈條的失效形式，而在采煤過(guò)程中斷鏈的現(xiàn)象發(fā)生得非常頻繁，刮板輸送機(jī)事故中有百分之五十的事故都是由于斷鏈造成的。一般情況下磨損是造成鏈條斷裂的主要原因。在工作過(guò)程中，鏈條經(jīng)常與物料及中部槽接觸摩擦。與此同時(shí)，在嚙合時(shí)鏈環(huán)與主動(dòng)鏈輪之間會(huì)相互滑動(dòng)，除此之外，鏈環(huán)與鏈環(huán)之間的摩擦也非常大，這些原因都造成鏈條在工作過(guò)程中的磨損量非常大。磨損將減小鏈環(huán)的截面面積，將鏈環(huán)的強(qiáng)度降低，最后出現(xiàn)鏈條斷裂現(xiàn)象。

1.3提升機(jī)的磨損

第一，鋼絲繩磨損，鋼絲繩主要因?yàn)榫植康膿p傷和斷面的面積損失造成失效，從而逐漸降低了鋼絲繩的強(qiáng)度。最后鋼絲繩強(qiáng)度降低達(dá)到了極限造成了斷裂的發(fā)生。一般情況下，天輪與鋼絲繩滾輪之間的摩擦造成了豎井提升鋼絲繩發(fā)生外部的磨損。由于木襯經(jīng)常被磨損，造成纏繩、滾筒與繩弦內(nèi)偏角之間出現(xiàn)配合不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象將會(huì)產(chǎn)生新繩咬繩的現(xiàn)象發(fā)生，使鋼絲繩的磨損更加嚴(yán)重。

第二，箕斗磨損，在運(yùn)煤、卸煤、裝煤的過(guò)程中，磨損提升機(jī)箕斗現(xiàn)象也非常嚴(yán)重，在磨損過(guò)程中襯板的磨損最為嚴(yán)重。在對(duì)煤炭裝車時(shí)，煤會(huì)對(duì)襯板產(chǎn)生沖擊作用，這就造成了襯板沖擊磨損現(xiàn)象的發(fā)生；卸煤過(guò)程中同樣，煤在滑動(dòng)時(shí)也會(huì)對(duì)襯板產(chǎn)生磨損；當(dāng)空箕斗下井時(shí)，在井道中存在大量的水汽，這些水汽會(huì)嚴(yán)重的銹蝕襯板。銹蝕后的襯板受到裝煤時(shí)強(qiáng)烈的沖擊，很容易產(chǎn)生鐵銹層脫落，時(shí)間久了，鐵銹層一次次脫落，襯板就會(huì)逐漸被磨穿，從而造成箕斗失效。

2.減輕磨損的對(duì)策

2.1應(yīng)用摩擦學(xué)理論與設(shè)計(jì)

專業(yè)人士應(yīng)當(dāng)針對(duì)煤礦機(jī)械磨損失效的形式，對(duì)磨損機(jī)理展開(kāi)充分的研究；進(jìn)行相關(guān)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，從而使設(shè)備的使用壽命得到延長(zhǎng)。

2.2表面工程技術(shù)的發(fā)揮

在一般情況下，設(shè)備發(fā)生磨損、摩擦的位置一般是在相互產(chǎn)生作用的零件表面。所以，可以不斷的對(duì)零部件表面的性能進(jìn)行增強(qiáng)，可以有效地提高設(shè)備的耐磨腐蝕性和抗磨性。比如：可以采用熱噴涂防腐技術(shù)等，就可以對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備使用效率非常有效。

2.3研發(fā)抗磨材料

在我國(guó)，制造煤礦機(jī)械磨件時(shí)，一般使用的材料是低碳錳鋼，其優(yōu)勢(shì)在于，這種鋼有很好的熱加工性能，使其耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的碳鋼比普通碳鋼。近些年，煤炭開(kāi)采領(lǐng)域?qū)Σ牧蠌?qiáng)度以及材料耐磨性有很高的要求，為了滿足這種要求，我國(guó)在制造剛才過(guò)程中，加入了多元合金化元素，這種元素的使用，使煤礦機(jī)械零部件的抗腐蝕性、綜合機(jī)械性能以及抗磨性得到了很大的提高.

2.4加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)管理

在采煤過(guò)程中，由于煤礦機(jī)械的工作環(huán)境非常惡劣，除此之外，工況條件比較苛刻，這些外在條件都影響著煤礦機(jī)械的腐蝕、磨損以及潤(rùn)滑程度。所以，只有在設(shè)備使用過(guò)程中不斷加強(qiáng)管理、維護(hù)設(shè)備的力度，按照設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，才能減緩工況條件惡化的情況，造成設(shè)備磨損失效。

3.結(jié)束語(yǔ)

煤礦的生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，磨損腐蝕的情況時(shí)刻存在，在我國(guó)每年因設(shè)備磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，所以，煤礦機(jī)械磨損現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)?shù)玫秸拖嚓P(guān)部門的高度重視，并且核心部門應(yīng)當(dāng)給予最大的幫助，將這種情況緩解。

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