煤礦機械磨損失效研究

馮長軍

摘要：專業人士研究了煤礦機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煤礦機械的機理進行了現場研究；還對煤礦機械因磨損造成的經濟損失進行了估算和統計。研究證明了我國煤礦機械的磨損失效的問題普遍存在， 應當得到高度重視和充分認識。研究中還發現：斷裂和磨損是存在于煤礦機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理形式；在我國每年有上百億元的經濟損失來源于煤礦系統磨損。如今，如何延長煤礦機械使用壽命，減少機械的磨損備受關注。

關鍵詞：煤礦機械；磨損失效；減磨

在我國煤炭占據著第一能源的位置，我國煤炭主要以機械的形式進行開采，開采煤礦的機械設備具有在其工作領域特殊的特點，比如：設備所處的環境中充斥著有害氣體；粉塵；水汽等，并且工作的環境非常惡劣。由于煤炭開采工作的特殊性，造成許多機械設備是在沖擊、高速、振動、重載、介質腐蝕和摩擦等，工況條件下進行工作的；大多數機械設備運行時間過長，長年累月不分晝夜，加之機械潤滑條件差，停機時間又短，這就造成大量機械零部件不能得到良好的維護和潤滑。所以，煤礦機械的失效磨損現象非常嚴重，由此造成大量的安全事故和設備故障，給生產帶來了巨大的危害和經濟損失。

1.磨損失效形式及機理

1.1采煤機和掘進機磨損

第一，截齒磨損，在采礦中，有一個零部件用來直接在煤層中對煤炭進行切割，這個部件就是截齒，它的位置是安裝于滾筒之上，并且不斷隨著滾筒的旋轉而旋轉，并且直接與煤層產生摩擦。所以，造成截齒失效的主要形式就是摩擦磨損。當煤層中有矸石或者其他較硬的礦料存在時，截齒的磨損度極高，在摩擦時還產生很高的摩擦溫度，所以，使截齒的磨損加快了，截齒在截割煤巖時要承受非常高的剪應力、壓應力以及沖擊負荷，在此同時如果遇到硬度非常高的巖石，還有可能會因為截齒過載而造成截齒直接斷裂。這些情況都導致，在煤炭生產中，對截齒的消耗量是驚人的。

第二，滾筒磨損，當截齒從煤壁上將煤炭切割下來，煤塊會自然下落，下落后煤炭會落在兩條螺旋葉片之間，此時螺旋滾筒一直在旋轉，煤炭就會沿著螺旋滾筒向輸送及上移動。所以，在輸送過程中煤塊會對滾筒造成非常嚴重的磨損，特別是對螺旋葉片的磨損表現得最為突出，螺旋葉片會從最初的25mm被磨損到只有幾個毫米。

1.2刮板輸送機磨損

鏈條磨損，鏈條出現斷鏈，就是鏈條的失效形式，而在采煤過程中斷鏈的現象發生得非常頻繁，刮板輸送機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。在工作過程中，鏈條經常與物料及中部槽接觸摩擦。與此同時，在嚙合時鏈環與主動鏈輪之間會相互滑動，除此之外，鏈環與鏈環之間的摩擦也非常大，這些原因都造成鏈條在工作過程中的磨損量非常大。磨損將減小鏈環的截面面積，將鏈環的強度降低，最后出現鏈條斷裂現象。

1.3提升機的磨損

第一，鋼絲繩磨損，鋼絲繩主要因為局部的損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度。最后鋼絲繩強度降低達到了極限造成了斷裂的發生。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生外部的磨損。由于木襯經常被磨損，造成纏繩、滾筒與繩弦內偏角之間出現配合不協調的現象。這種現象將會產生新繩咬繩的現象發生，使鋼絲繩的磨損更加嚴重。

第二，箕斗磨損，在運煤、卸煤、裝煤的過程中，磨損提升機箕斗現象也非常嚴重，在磨損過程中襯板的磨損最為嚴重。在對煤炭裝車時，煤會對襯板產生沖擊作用，這就造成了襯板沖擊磨損現象的發生；卸煤過程中同樣，煤在滑動時也會對襯板產生磨損；當空箕斗下井時，在井道中存在大量的水汽，這些水汽會嚴重的銹蝕襯板。銹蝕后的襯板受到裝煤時強烈的沖擊，很容易產生鐵銹層脫落，時間久了，鐵銹層一次次脫落，襯板就會逐漸被磨穿，從而造成箕斗失效。

2.減輕磨損的對策

2.1應用摩擦學理論與設計

專業人士應當針對煤礦機械磨損失效的形式，對磨損機理展開充分的研究；進行相關的摩擦學設計，從而使設備的使用壽命得到延長。

2.2表面工程技術的發揮

在一般情況下，設備發生磨損、摩擦的位置一般是在相互產生作用的零件表面。所以，可以不斷的對零部件表面的性能進行增強，可以有效地提高設備的耐磨腐蝕性和抗磨性。比如：可以采用熱噴涂防腐技術等，就可以對延長設備使用效率非常有效。

2.3研發抗磨材料

在我國，制造煤礦機械磨件時，一般使用的材料是低碳錳鋼，其優勢在于，這種鋼有很好的熱加工性能，使其耐磨性遠遠高于普通的碳鋼比普通碳鋼。近些年，煤炭開采領域對材料強度以及材料耐磨性有很高的要求，為了滿足這種要求，我國在制造剛才過程中，加入了多元合金化元素，這種元素的使用，使煤礦機械零部件的抗腐蝕性、綜合機械性能以及抗磨性得到了很大的提高.

2.4加強設備的維護管理

在采煤過程中，由于煤礦機械的工作環境非常惡劣，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械的腐蝕、磨損以及潤滑程度。所以，只有在設備使用過程中不斷加強管理、維護設備的力度，按照設備的操作規程進行操作，才能減緩工況條件惡化的情況，造成設備磨損失效。

3.結束語

煤礦的生產環境非常惡劣，磨損腐蝕的情況時刻存在，在我國每年因設備磨損造成的經濟損失非常嚴重，所以，煤礦機械磨損現象應當得到政府和相關部門的高度重視，并且核心部門應當給予最大的幫助，將這種情況緩解。

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