煤礦機(jī)械磨損原因與抗磨措施探討

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摘要：在大量運(yùn)用煤礦機(jī)械的同時(shí)，由于其零部件長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等原因，會(huì)造成多發(fā)性的機(jī)械磨損，為了確保能夠滿足市場(chǎng)對(duì)煤礦資源的需求與機(jī)械生產(chǎn)水平的要求，就需要積極地探討煤礦機(jī)械的磨損原因，并且從機(jī)械零部件的選材、制備工藝等方面進(jìn)行探究，以便于能夠達(dá)到減耗機(jī)械磨損，降低生產(chǎn)成本，提高煤礦機(jī)械的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備;機(jī)械磨損;原因與措施;優(yōu)效產(chǎn)能

引言

在市場(chǎng)煤炭資源緊缺的形勢(shì)下，煤炭行業(yè)的智能化、自動(dòng)化、機(jī)械化水平也在不斷地提高，特別是煤礦機(jī)械的生產(chǎn)、制造、維護(hù)技術(shù)也得到了相應(yīng)的提高，其運(yùn)用也在不斷地深入。隨著高強(qiáng)度開采作業(yè)的深入開展，與煤炭層等直接接觸的開采、運(yùn)輸、篩選、淘洗等環(huán)節(jié)的機(jī)械設(shè)備的損耗也越來越大，一定程度上增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。

1機(jī)械磨損的特征

在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備磨損、零部件正常或非正常的消耗。煤炭的硬度、機(jī)械性能等性質(zhì)都取決于煤化程度、礦物雜質(zhì)、成煤物質(zhì)的性質(zhì)等因素。其中，雖然煤炭硬度對(duì)于機(jī)械設(shè)備的損耗、磨損來說比較低，但是煤炭中含有的黃鐵礦、石英、方解石等雜質(zhì)對(duì)于機(jī)械設(shè)備的磨損來說有著極大的影響。例如，紹荷生教授曾經(jīng)做過的無煙煤鏡質(zhì)組試驗(yàn)，就表明了煤炭和其他的磨性材料相同，也具備了磨料的磨損性[2]。

2煤礦機(jī)械磨損的原因分析

1）磨損亞表面分析。一般情況下，在設(shè)備的磨損過程中，磨損表面下層較厚的金屬層將會(huì)發(fā)生材料硬化、金屬組織回火軟化等變化。例如，零部件材料加工變形硬化這一變化，將會(huì)提高生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)中的冷作硬化程度，讓其表面組織的狀態(tài)、成分與原材質(zhì)發(fā)生區(qū)分；零部件金屬組織的恢復(fù)再結(jié)晶、回火軟化、非晶態(tài)層、超細(xì)晶層等亞表面層由于變形熱、摩擦熱等因素造成了整個(gè)部件的材質(zhì)性能出現(xiàn)了變化；在零部件組成部分磨損過程中，其表面難免會(huì)出現(xiàn)一些裂紋，特別是磨損碎片產(chǎn)生于剝落過程中，裂紋的出現(xiàn)與延伸都呈現(xiàn)出一半的規(guī)律性。2）零部件材料及其工作載荷的影響。機(jī)械零部件的耐磨性總是與其材料的韌度、硬度相關(guān)的，其硬度不但會(huì)影響零部件表面的抗壓、抗變形性能，還會(huì)影響部件的脆度，從而造成零部件表面出現(xiàn)磨粒狀的脫落。在其工作載荷的因素里，一般情況下零部件所受的單位壓力越大，其磨損程度也越大；不僅如此，載荷的性能（沖擊載荷、變載荷、靜載荷、短期或長(zhǎng)期載荷等）也會(huì)影響機(jī)械設(shè)備中各個(gè)零部件之間、構(gòu)架之間的變力與應(yīng)力，造成零部件失靈甚至機(jī)械事故等危險(xiǎn)。3）液壓元件磨損。液壓特性的構(gòu)件，主要是液壓架構(gòu)底下體系與馬達(dá)中的泵體組成部件，經(jīng)常容易呈現(xiàn)出磨損甚至失效的現(xiàn)象。而在煤礦的生產(chǎn)過程中，液壓泵與馬達(dá)的磨損失效將會(huì)在極大程度上影響煤炭的產(chǎn)出，也會(huì)對(duì)礦企的效益利潤(rùn)產(chǎn)生很大的影響。由于液壓系統(tǒng)在長(zhǎng)期作業(yè)后將會(huì)積累大量的、有污染的表層微粒，這將會(huì)在作業(yè)的時(shí)候流入深層級(jí)，導(dǎo)致表層的重度損毀，甚至在較小的摩擦力學(xué)作用下也會(huì)發(fā)生大量油體泄露的現(xiàn)象，以至于機(jī)械的構(gòu)件失去其相應(yīng)的性能，進(jìn)而影響到了生產(chǎn)的效率和效益。4）抗磨技術(shù)水平不高。從機(jī)械設(shè)備的磨損產(chǎn)物（磨屑）來看，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)中只要一啟動(dòng)設(shè)備就將會(huì)產(chǎn)生磨屑，且磨屑與煤炭之間相互參雜，不能及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行收集與處理，就會(huì)導(dǎo)致零部件的卡殼、火花甚至是設(shè)備短路、爆炸等事故。這就表明了在零部件等設(shè)備的表面、齒輪尖部等構(gòu)件的抗磨技術(shù)至少是抗磨性能不高，在安裝、維護(hù)設(shè)備時(shí)不能及時(shí)有效地對(duì)磨損進(jìn)行預(yù)防與治理，更談不上智能化、系統(tǒng)化地抗磨。

3抗磨措施的分析

1）材料的合理選擇。從設(shè)備消耗、磨損、失效的因素中可以看出，制造機(jī)械設(shè)備的材料的重要性，選擇好綜合性能佳的耐磨材料是減少設(shè)備磨損的重要前提和保障。在對(duì)耐磨的復(fù)合型材料進(jìn)行選擇時(shí)，首先要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性、可得性、適用性相統(tǒng)一的原則，再依據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境與工作面深入程度來選擇由恰當(dāng)材料型號(hào)、成分、材料性質(zhì)制備的機(jī)械設(shè)備型號(hào)。例如，在選擇采煤機(jī)時(shí)，需要考慮到其齒輪結(jié)構(gòu)與性能之間的多重關(guān)系與要求，截齒的齒體頭可以選擇35CiMnSi或42CiMo等復(fù)合型鋼材。2）抗磨結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。從設(shè)備的磨損失效結(jié)構(gòu)與影響范圍來看，其所受的影響主要包含了特殊工藝方法、零件的尺寸、整機(jī)結(jié)構(gòu)等范圍。由此分析，在對(duì)抗磨結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將磨物的接觸狀態(tài)等因素考慮進(jìn)來，將力流方向與力作用等問題進(jìn)行改變優(yōu)化、引導(dǎo)。例如，將高鉻鑄鐵的耐磨襯板上的減重孔形狀由方形改變?yōu)闄E圓形，提高其使用壽命；在機(jī)械設(shè)備易磨損的部位設(shè)計(jì)一個(gè)小型的自動(dòng)替換設(shè)備裝置，從而減少零部件更換的時(shí)間、工序與設(shè)備檢修的成本。3）工藝的恰當(dāng)選擇。在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)中的重要組成部分———零部件的生產(chǎn)制備過程中，其熱處理工藝、生產(chǎn)工藝、表面抗磨工藝的選擇與改進(jìn)對(duì)零部件的使用壽命也有著重要的影響，這是從根本上減少設(shè)備磨損的一種方式和方法。例如，在材料冶煉加工中，零部件的氣體含量、夾雜物、焊接成分的控制等環(huán)節(jié)都是至關(guān)重要的，這就需要依據(jù)不同的工況實(shí)際，靈活地生產(chǎn)各種類型的零件毛胚，再由設(shè)備安裝時(shí)進(jìn)行打磨焊接；或者是在表面抗磨的工藝選擇時(shí)，可以選擇表面淬火、表面堆焊、復(fù)合鍍、噴涂等工藝來鞏固提高材料耐磨性能后的零件耐磨性能度，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目標(biāo)。

4結(jié)語(yǔ)

煤礦機(jī)械中的構(gòu)件在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中必然會(huì)遭受因化學(xué)銹蝕、摩擦等因素而引起的設(shè)備磨損失效。但是由于我國(guó)采礦的作業(yè)環(huán)境與形勢(shì)的影響與設(shè)備維護(hù)修理技術(shù)不高等因素，更是受到傳統(tǒng)觀念禁錮，造成了機(jī)械設(shè)備的淘汰使用率過高，礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本增加。因此，我們不僅僅需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的選材、制備工藝、抗磨工藝進(jìn)行合理化的選擇，重視、學(xué)習(xí)摩擦學(xué)在機(jī)械中的應(yīng)用，還應(yīng)該打破舊思維的鉗制，積極引進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行創(chuàng)新，使抗磨工藝發(fā)展得更加穩(wěn)健和寬闊。

參考文獻(xiàn)

[1]王建平.煤礦機(jī)械磨損失效探討[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（2）：73-75.

[2]李萍.淺議煤礦機(jī)械磨損及其對(duì)策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，28（3）：97-99.

[3]周密林.煤礦機(jī)械磨損原因及減少磨損的措施[J].機(jī)械管理開發(fā)，2016（6）：181-182.

作者:韓錦良 單位:山西大同同煤集團(tuán)馬脊梁礦