朱同明

摘要：煤礦設(shè)備發(fā)生磨損失效是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中的正?，F(xiàn)象，在煤礦井下的設(shè)備磨損情況最為嚴(yán)重，大型設(shè)備內(nèi)部零件的磨損情況也比較明顯。本文對(duì)煤礦的磨損性能進(jìn)行分析，找出了發(fā)生磨損的主要原因，并列舉了一些降低磨損程度的方案，來(lái)更好的為煤礦系統(tǒng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備;磨損失效;分析研究

正文：煤礦設(shè)備主要用在開采煤礦和運(yùn)輸煤炭?jī)蓚€(gè)方面，由于煤礦設(shè)備常年在井下作業(yè)，使用環(huán)境惡劣，給設(shè)備造成了嚴(yán)重的磨損情況。每年礦井都會(huì)因?yàn)樵O(shè)備磨損失效而造成的故障停產(chǎn)而引起嚴(yán)重的損失。為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高其工作效率，需要對(duì)設(shè)備的磨損情況進(jìn)行分析研究，掌握磨損失效的類別，并找出有效的解決方案。

一、煤礦設(shè)備磨損失效特點(diǎn)

煤的硬度一般為HV24～214，而且煤炭?jī)?nèi)部還會(huì)含有少量硬度較強(qiáng)的鐵、方解石、石英石等，煤的磨損程度與其自身的石英、鐵礦含量呈正相關(guān)。在做相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)部零件的接觸面都會(huì)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而造成設(shè)備磨損。雖然不同零部件的磨損程度和速度不同，但是它們的磨損規(guī)律又是大體相同的。

設(shè)備磨損的三個(gè)階段：

（1）跑合磨損階段。在新零件的初始使用過(guò)程中容易出現(xiàn)這情況，但此階段的磨損時(shí)間較短，對(duì)于設(shè)備的使用情況基本不構(gòu)成危害。在此過(guò)程中會(huì)磨平零件的粗糙顆粒，增加零件在實(shí)際使用過(guò)程中的接觸面積，發(fā)生了冷作硬化作用，增強(qiáng)了零件的耐磨性能，迅速降低零件的磨損速度。

（2）穩(wěn)定磨損階段。該階段是設(shè)備工作的最佳運(yùn)行階段，零件的磨損速度保持在一個(gè)很低的水平，磨損程度較小。

（3）急劇磨損階段。該階段零件的磨損速度很快，導(dǎo)致零件的精確程度下降，甚至?xí)乖O(shè)備發(fā)生故障，影響工作進(jìn)度。因?yàn)槊旱V設(shè)備長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致長(zhǎng)期的磨損積累產(chǎn)生質(zhì)變，設(shè)備荷載超出額定范圍，零件表面產(chǎn)生裂紋、起皮現(xiàn)象，原有的保護(hù)潤(rùn)滑油膜隨之脫落，設(shè)備的磨損程度達(dá)到極限。

二、幾種典型零件的磨損失效分析

2.1 開采設(shè)備截齒和截割滾筒的磨損失效

開采設(shè)備截齒、滾筒的磨損類別主要為磨料磨損失效。在進(jìn)行截齒作業(yè)的過(guò)程中，煤中硬物體的軟磨料與截齒的表面之間的磨削會(huì)相互產(chǎn)生一個(gè)很大的自適應(yīng)壓力，帶有鋒利的棱角和尖銳迎角的軟磨料將會(huì)與截齒表面的磨削切成形成顯微切削，如果煤中的硬物體軟磨料的尖銳粗糙程度和壓力不足，就可能會(huì)在截齒表面形成犁溝，對(duì)截齒表面重復(fù)擠壓，使材料表層出現(xiàn)裂紋，最后因截齒表面出現(xiàn)薄片形狀的磨屑而滑落。

焊接在滾筒上的齒座也會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的損壞情況，當(dāng)截齒與齒座之間出現(xiàn)裂縫時(shí)，煤炭?jī)?nèi)部產(chǎn)生的軟磨料屑就會(huì)進(jìn)入其中，形成三體磨練磨損，進(jìn)而對(duì)齒座產(chǎn)生更加嚴(yán)重的損壞。煤塊對(duì)于齒座的磨損影響也是非常嚴(yán)重的，因?yàn)闈L筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度極快，使煤塊對(duì)于滾筒表面的磨損程度進(jìn)一步加深。

2.2 裝運(yùn)設(shè)備耙爪和溜槽的磨損失效

煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的裝載運(yùn)輸設(shè)備主要有耙爪、鏈條、中部溜槽等的主要磨損方式為磨料磨損。在耙爪的工作過(guò)程中，耙爪通過(guò)持續(xù)的旋轉(zhuǎn)將物料收集并傳送到運(yùn)輸槽，由于物料與耙爪表面之間不斷地摩擦，會(huì)形成一定程度的磨損。耙爪的磨損屬于爪，煤、鏟板之間形成的三體磨損，其破壞力度要比二體磨損程度高出很多，進(jìn)而對(duì)耙爪造成嚴(yán)重?fù)p壞。

在輸送設(shè)備工作過(guò)程中，電機(jī)牽動(dòng)著傳輸機(jī)鏈條與刮板，帶著物料在中部槽內(nèi)移動(dòng)。中部溜槽的磨損主要原因是由于煤磨料、鏈條等對(duì)槽幫的沖擊力和摩擦作用造成的。其中板溜槽磨損最嚴(yán)重的磨損部位之一就是中部槽連接處，由于受到中板圓環(huán)鏈的運(yùn)動(dòng)影響，其中部槽的磨損嚴(yán)重程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩體之間的磨損連接處。

2.3 錨護(hù)設(shè)備重要零件失效

鉆架是錨護(hù)裝置中的重要組成部分，鉆架的工作質(zhì)量對(duì)錨桿鉆設(shè)備的錨護(hù)設(shè)備和錨護(hù)功能有直接的影響。鉆架中對(duì)于各組成部分的精度、粗糙度、縫隙大小的標(biāo)準(zhǔn)都非常嚴(yán)格。從目前的調(diào)查結(jié)果中可以看出，由于鉆架在其工作過(guò)程中各零件之間接觸比較頻繁，給耐磨鏈條和導(dǎo)向部位都造成了嚴(yán)重?fù)p壞，縮短了其實(shí)際使用壽命，需要頻繁更換來(lái)完成工作任務(wù)。

2.4 履帶式行走設(shè)備的履帶磨損失效

履帶式行走設(shè)備磨損包括以履帶板、履帶架、銷軸磨損為主的磨料磨損和失效，還包括粘著磨損。履帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，行走動(dòng)力經(jīng)過(guò)行走減速器y、驅(qū)動(dòng)鏈輪y、履行鏈，驅(qū)動(dòng)履帶向前運(yùn)動(dòng)。原煤和鐵屑進(jìn)入到運(yùn)動(dòng)中的部件后會(huì)導(dǎo)致三體磨損，主要體現(xiàn)在履帶板與履帶架、履帶板與驅(qū)動(dòng)鏈輪、支重輪與履帶架之間發(fā)生摩擦，造成損壞。

2.5 其他設(shè)備的磨損失效

除了上面提到的設(shè)備磨損情況以外，還有很多設(shè)備零件存在磨損失效的情況。例如：液壓系統(tǒng)的開關(guān)、缸體與柱塞摩擦;破碎機(jī)齒板、溜煤槽磨損;除塵設(shè)備的風(fēng)葉與主軸及通風(fēng)管道的磨損。即便是在密封的減速設(shè)備或內(nèi)部零件中，雖然可以避免與煤炭的直接接觸，但是還是會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的磨損，主要以磨料磨損為主，還會(huì)存在一些其他形式的磨損情況。

三、磨損失效的形成原因及降低磨損的方法

在礦井中所使用的機(jī)械設(shè)備種類繁多，且造成磨損失效的原因也不只一種，以采煤設(shè)備為例，對(duì)其造成原因和解決方案做出了以下分析：

4.1 零部件摩擦力

采煤設(shè)備的磨損失效主要是由其內(nèi)部零件之間的摩擦造成的，采用液體摩擦可以有效降低零件之間的摩擦力，避免磨損失效情況的發(fā)生。液體摩擦就是在各零件的摩擦表面之間形成一層極薄的壓力油膜，強(qiáng)行隔開兩個(gè)零件的金屬表面，避免直接接觸，摩擦系數(shù)越小，設(shè)備的磨損程度也就越小。零件表面的液體摩擦需要滿足以下條件：1.零件之間具有合理的縫隙2.潤(rùn)滑油具有較高的壓力和較好的流動(dòng)性，且貨源充足3.軸與軸承之間的光滑度較好4.潤(rùn)滑油的流動(dòng)通道應(yīng)該位于軸承的受力區(qū)域之外。由于設(shè)備的長(zhǎng)期不間斷使用破壞了液體摩擦的基本條件，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的磨損失效。

4.2 加工精度不夠，使用和維護(hù)方法不當(dāng)

采煤設(shè)備零部件的精度具體是指，加工完成后的產(chǎn)品與原本設(shè)計(jì)中預(yù)期大小之間的差距，零部件之間的縫隙大小也是影響設(shè)備磨損程度的重要因素，如果間隙過(guò)小，就可能達(dá)不到液體摩擦所需要的條件，反而造成膠合磨損;如果間隙過(guò)大，液體摩擦的條件也不會(huì)形成。所以在零部件之間的縫隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)，都需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)處理。

4.3 采煤設(shè)備選材不當(dāng)或材料缺陷

當(dāng)荷載固定時(shí)，材料的屈服強(qiáng)度越大，零部件之間的間隔磨損就越小，產(chǎn)生摩擦疲勞的時(shí)間也就越長(zhǎng)。在同樣的工作環(huán)境中，碳鋼零件的耐磨損性能與材料硬度、碳含量呈正比。

4.4 潤(rùn)滑油型號(hào)選擇

如果采煤設(shè)備一直在高速輕負(fù)荷的環(huán)境中運(yùn)行，就應(yīng)該選擇黏度較小的潤(rùn)滑劑;如果機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期處于低速超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，就應(yīng)該選擇黏度較強(qiáng)的潤(rùn)滑劑。在寒冷環(huán)境中運(yùn)行的設(shè)備最好采用黏度小、凝固點(diǎn)低的潤(rùn)滑油，相反，工作環(huán)境溫度較高時(shí)則需采用黏度較大的潤(rùn)滑劑。受力負(fù)荷大、工作時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備首選黏度大的潤(rùn)滑劑，工作環(huán)境溫度高、磨損程度高、表面較粗糙的設(shè)備也行使用黏度較強(qiáng)的潤(rùn)滑劑。

結(jié)束語(yǔ)：在煤礦設(shè)備中磨損失效現(xiàn)象的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，提升材料的抗形變能力，可以避免材料在擠壓過(guò)程中造成損壞，能夠改善材料的耐磨性能;降低磨粒進(jìn)入材料的深度，進(jìn)而降低設(shè)備的磨損程度，避免煤礦系統(tǒng)因零件磨損而產(chǎn)生設(shè)備故障的現(xiàn)象，減少系統(tǒng)在此方面的資金投入力度。

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