煤礦機械磨損失效分析方法和抗磨措施

徐德魁

摘 要：煤炭產業在我國國民經濟發展中起著重要的支撐作用，隨著我國科學技術創新能力的不斷發展和產業結構的逐步優化與調整，煤礦產業的機械化、自動化、智能化開采的運用也越來越普遍。由于我國煤炭儲藏主要是以深層儲藏為主，井下作業的環境復雜、惡劣，對礦井下煤礦機械設備的磨損程度的影響也越來越嚴重，甚至達到了磨損失效的程度，對我國煤炭產業的發展以及第一產業的發展都產生了較大的影響，因此對煤礦機械磨損失效方法和抗磨措施的討論成為煤炭行業和相關學術界不斷研究的課題。

關鍵詞：煤礦機械磨損；失效分析方法；抗磨措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.086

0 引言

據有關部門統計，礦山機械由于工作環境比較惡劣，而且影響機械磨損狀態的原因復雜，導致我國的煤礦企業每年由于機械磨損所需提供的設備設施多達20萬t，價值10多億元，由于設備磨損失效使得煤礦開采停工造成的損失不可估量。

1 機械設備磨損特征

在煤礦機械設備的使用過程中，就軸承來說，正常的滑動軸承值在0.25～0.30之間，而且滾動軸承能夠調整的范圍在0.05～0.14之間，最大允許誤差為0.20～0.25之間，超過改允許誤差則軸承設備將影響整體機械設備的使用和效率。

煤礦井下設備的機械性能以及硬度、強度等方面的選擇取決于煤礦井下煤層的性質、雜質含量以及煤化程度等等方面，雖然煤礦中煤層的硬度對煤礦機械設備的磨損程度較低，而且煤礦機械設備與煤層接觸的部位已經充分采用了抗磨材料，但是煤礦煤層中所含有的石英石、方解石、黃鐵礦以及其他雜質的硬度較大，對煤礦機械設備的磨損有著重要的影響。因此總的來說，在煤礦井下設備運行中，煤層的強度、煤礦雜質含量等方面是煤礦設備磨損的主要原因。

2 機械磨損失效分析方法

2.1 機械資料分析法

機械設備資料分析法主要是根據機械設備在運行過程中各個部件在系統中的基本原理以及資料，對不同的部件進行失效分析，主要針對各個零部件的功能、作用、特征、材質、受力情況、制作工藝等方面做到詳細的記錄和研究，另外對磨損失效的設備零部件進行評估之后要做好一定的記錄和保存，以備隨時調閱和分析。

2.2 宏觀微觀結合法

對煤礦機械設備磨損失效的宏觀微觀結合分析法主要是通過對機械設備的外在特征和內在原理進行分析和研究，首先，對設備器件進行精確的測量和對磨損位置進行精確計算，之后對磨損零部件進行拍照記錄并存檔，該過程為宏觀分析法。一般情況下，煤礦機械設備的磨損可以通過測量、觀察表面磨損凹陷、劃痕等方法進行宏觀分析解決。其次，對于磨損不明顯但是已經影響設備正常運行的磨損位置，需要進行微觀分析，具體來說就是將磨損零件帶入實驗室，利用顯微鏡或者高倍顯微鏡對零件進行測量、觀察和分析，對肉眼無法是背的劃痕、凹陷、裂紋等情況進行截圖記錄，為機械設備的磨損失效分析提供明確的依據。

2.3 磨損表層分析法

由于煤礦礦井下大部分磨損零部件都是處于高速狀態的，因此在高速運轉的過程中所產生的巨大熱量也是對零部件產生磨損的原因之一，在零部件高速運轉的高溫狀態下，磨損情況主要有2種，第一種磨損情況是在磨損零件的表面會出現一層較厚的金屬固化物質，與一般冷卻硬化的程度不同，該類冷卻硬化物質會導致金屬零部件的表面組織狀態發生變化，從而影響該零部件的正常使用；第二種磨損情況是零部件在高速運轉的高溫狀態下發生回火軟化和結晶的現象，從而影響該零部件的正常使用。這兩種磨損原因主要是由于該類零部件處于高速運轉的高溫狀態下，另外與煤礦井下工作環境的復雜性和濕度、氣體的腐蝕性都有著一定的關系。磨損表層分析法就是通過對零部件表面的狀態以及磨損程度進行觀察，結合對零部件工作原理以及金屬性能的分析找出磨損原因，從而進行有關抗磨實驗和理論研究，為減少和防止磨損提供一定的實踐依據。

2.4 磨損碎屑分析法

磨損碎屑分析法主要是通過對煤礦井下機械設備的磨損時零部件被磨損掉的碎屑進行分析，確定煤礦機械設備零部件的磨損失效的具體原因。由于我國煤礦開采多為井下開采，因此在對煤礦機械零部件磨損碎屑的收集難度較大，但是大多數煤礦機械設備都為鋼鐵材質，因此可以使用磁性吸附的方式進行機械磨損碎屑的收集，從而對碎屑進行研究，找出機械磨損失效的原因。

3 煤礦機械的抗磨方法

3.1 提升煤礦機械結構設計

煤礦機械磨損不僅跟工作環境和工作強度有關，還跟自身的結構設計和公益制作水平有關，所以提高煤礦機械的抗磨性首先要了解其工作原理，關注其摩擦情況，由于機械自身的物理反應，我們就能通過亞表層分析采集有效信息，從經常磨損的地方入手，提高設計水平和用材用料，提高制作工藝，提高抗磨性。

3.2 結合實際進行抗磨材料的選擇

對于提高煤礦機械的抗磨性，還要在材料的選擇上要注重經濟適用性的基本原則，在此基礎上，結合分析數據和多年的經驗，根據機器的特點選擇合理的耐磨材料。選擇適當有效的耐磨材料是提高煤礦機械的磨損阻力的一個重要方法，所以需要對材料結合實際來選擇。

3.3 合理科學使用和有效維護煤礦機械科學合理使用煤礦機械能提高抗磨性

通過機械的工作時間以及工作強度的調控，降低機器的負荷水平，保證使用壽命。從機械的維修角度上來說，維護機械是提高機械設備質量的關鍵，提高機械維修技術水平，合理地使用和維護對提高機器的耐磨性和使用壽命有一定的幫助。為了改變煤礦機械的磨損失效情況，有必要對磨損進行有效的研究分析，制定有效的機械耐磨措施，增加煤礦機械的壽命，促進工業發展。

4 結束語

總而言之，煤礦機械設備的磨損主要是由于井下環境、機械工作原理、化學腐蝕等幾類原因造成的，由于我國煤礦開采過程中各開采企業對煤礦設別的維護、維修技術較低，使煤炭機械設備的淘汰率較高，一定程度上增加了煤炭企業的開采成本，因此對煤礦機械磨損失效方法的分析和抗磨措施的研究具有十分重要的現實意義。

參考文獻：

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