采煤機(jī)機(jī)械傳動與液壓系統(tǒng)摩擦問題與對策

鄭業(yè)群

摘 要：采煤機(jī)除了與煤接觸存在的摩擦外，采煤機(jī)各部分零部件間在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中亦存在摩擦現(xiàn)象，導(dǎo)致能量損耗(煤礦機(jī)械因摩擦而損耗的能量約占總能量的30%～35%)，零件失效，危害很大，對其進(jìn)行研究至關(guān)重要。本為對采煤機(jī)機(jī)械傳動與液壓系統(tǒng)摩擦問題與對策進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī) 機(jī)械傳動 摩擦

煤礦機(jī)械工作環(huán)境惡劣，沖擊振動強(qiáng)，粉塵及酸性水污染腐蝕嚴(yán)重，截割部、牽引部等其中的機(jī)械傳動系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)中的摩擦最為顯著，這其中包括很多零部件，如齒輪、軸承、泵、閥等。

一、機(jī)械傳動單元磨損

摩擦的分類，按摩擦副運(yùn)動形式分為滑動摩擦和滾動摩擦;按摩擦副運(yùn)動狀態(tài)分為靜摩擦和動摩擦;按摩擦副表面潤滑狀況分為干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和流體摩擦。摩擦導(dǎo)致磨損，而磨損、腐蝕和斷裂是導(dǎo)致機(jī)械零件損壞和失效的三個主要原因。當(dāng)零件材料磨損超過一定極限時，零件間的合理配合性質(zhì)遭到破壞，導(dǎo)致機(jī)器工作性能的降低或喪失。因此，磨損是機(jī)器零件因摩擦而產(chǎn)生的一種破壞現(xiàn)象，它毀壞零件摩擦表面，降低機(jī)器性能，增加能耗和材料消耗，減少機(jī)器壽命，直接影響機(jī)器的工作安全性和可靠性。一般說來在零件磨損后，往往造成機(jī)械精度喪失、效率降低，因此需要更換，進(jìn)行維修，從而使機(jī)械生產(chǎn)率降低。在機(jī)械工業(yè)中每年由于磨損而造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分驚人的，因而磨損問題引起了人們的極大重視。

1、磨損過程

機(jī)械零件構(gòu)成的運(yùn)動副，除軸承外，大多數(shù)處于干摩擦、邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)。通常，機(jī)器或零件的摩擦副從投入運(yùn)行到破壞都要經(jīng)歷三個階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。

①磨合階段是磨損的不穩(wěn)定階段，其磨損率隨時間的增加而降低，在整個工作時間內(nèi)其比率很小，磨合磨損出現(xiàn)在摩擦副開始運(yùn)行時期;

②穩(wěn)定磨損階段時間最長，其特征是磨損緩慢，磨損率穩(wěn)定，是摩擦副正常工作時期;

③劇烈磨損階段的特征是磨損率極高，產(chǎn)生異常噪音和振動，摩擦副溫度迅速升高，很快導(dǎo)致零件失效。

2、幾種典型零件的磨損

①齒輪傳動

采煤機(jī)工況惡劣，煤機(jī)齒輪傳動屬于低速重載齒輪傳動的范疇，齒面潤滑油較薄，磨損嚴(yán)重，截割部減速箱的齒輪傳動尤為嚴(yán)重。齒面磨損形式主要有輕微磨損、嚴(yán)重劃傷和膠合。齒面的輕微磨損往往發(fā)生在磨合階段。但是，進(jìn)入正常磨損階段這種磨損就漸漸停止了，當(dāng)由正常磨損進(jìn)入到嚴(yán)重磨損階段的初期，齒面就會發(fā)生較嚴(yán)重的擦傷和劃傷。繼續(xù)發(fā)展下去將導(dǎo)致膠合以至完全燒結(jié)。由于運(yùn)轉(zhuǎn)條件不同，齒輪的潤滑狀態(tài)也不同。潤滑狀態(tài)對齒輪的磨損有重要影響。由于采煤機(jī)齒輪傳動的工況，目前已推廣使用極壓齒輪油潤滑。為確保采煤機(jī)設(shè)備的可靠性運(yùn)行，采煤機(jī)齒輪傳動裝置的檢測已形成規(guī)范化管理。

②滾動軸承

就滾動軸承而言，其在工作中有接觸面疲勞造成工作表面的損傷，還有其他磨損形式造成軸承間隙過大，后者有粘附磨損、磨粒磨損。滾動軸承中的磨粒磨損往往是由于潤滑劑不清潔或密封不良引起的。微小顆粒嚴(yán)重影響機(jī)器零部件壽命，污染物中的顆粒成為磨損及疲勞破壞的原因。改善潤滑劑的過濾和密封，可以防止?jié)L動軸承過度的磨粒磨損。通過提高潤滑油清潔度水平可很大地延長軸承壽命，改進(jìn)潤滑油清潔度管理，可大幅減少機(jī)器停轉(zhuǎn)次數(shù)，減少更換軸承費(fèi)用、修理費(fèi)用等。

③聯(lián)接的磨損

兩固定表面間，有微小振幅的相對運(yùn)動時，也會出現(xiàn)磨損，稱為微動磨損。由于大多數(shù)機(jī)械在儲存、運(yùn)輸和操作中都會遇到振動，而振幅很小的振動誘發(fā)產(chǎn)生磨損。因此在過盈配合聯(lián)接、軸毅聯(lián)接和螺栓聯(lián)接中，微動磨損是常見的現(xiàn)象。影響微動磨損的因素有:振幅、頻率、介質(zhì)、濕度和載荷。在聯(lián)接中往往振幅與載荷是相關(guān)的，可以通過調(diào)整聯(lián)接中的壓力減少微動磨損量。防止產(chǎn)生微動磨損的方法主要有:一是設(shè)法使接觸表面不產(chǎn)生相對振動，選用適當(dāng)?shù)呐浜喜牧?二是盡可能使接觸表面不發(fā)生氧化。

3、潤滑是降低摩擦，減少磨損最有效的方法

潤滑就是用潤滑劑減少(或控制)兩摩擦表面之間的摩擦力或其他形式的表面破壞的作用。由于摩擦副表面間潤滑劑的存在，可減少或消除其直接接觸，從而減少摩擦，降低磨損，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。此外，潤滑劑還具有防止表面腐蝕、降低摩擦表面溫度、沖洗磨屑或污物、密封和減震等輔助功能。潤滑方法多種多樣，按所采用的潤滑劑進(jìn)行分類，分為:油潤滑、脂潤滑、固體潤滑、氣體潤滑。

二、液壓傳動系統(tǒng)的磨損

煤礦機(jī)械工作中，周圍環(huán)境惡劣，設(shè)備受沖擊大，液壓元件的磨損較為嚴(yán)重。為了改善和控制元件的磨損，提高液壓系統(tǒng)工作的可靠性和延長元件的使用壽命，對礦山機(jī)械液壓系統(tǒng)的摩擦磨損的分析十分重要。

1、液壓系統(tǒng)的磨損情況

磨損是導(dǎo)致液壓和潤滑元件失效的重要原因，伴隨磨損的逐漸加劇，液壓元件的效率下降，性能劣化，最終導(dǎo)致完全失效。特別是由于顆粒污染物的參與，將使磨損更為加劇。實(shí)踐證明，液壓設(shè)備的土作可靠性和壽命與土作介質(zhì)的污染狀況有密切關(guān)系。根據(jù)國內(nèi)外的統(tǒng)計資料，液壓和潤滑系統(tǒng)中70%以上的故障是由于污染造成的。隨著液壓設(shè)備向高速、高壓和高精度方向發(fā)展，污染造成的危害更加突出。實(shí)際液壓系統(tǒng)中的污染物質(zhì)主要有固體顆粒、水、空氣、化學(xué)物質(zhì)和微生物等。在各類污染物中，固體顆粒污染物是液壓和潤滑系統(tǒng)中最普遍，而且危害作用最大的污染物。

2、減少磨損的措施

采煤機(jī)液壓系統(tǒng)在工作中，由于井下惡劣的環(huán)境條件、液壓元件對油液的污染又十分敏感，污染物引起的磨損則十分突出，又非常嚴(yán)重。因此，本文著重分析總結(jié)一些降低和控制液壓系統(tǒng)污染物的措施。降低和控制液壓系統(tǒng)污染物，需要從液壓設(shè)備設(shè)計制造、加工、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等方面入手，通過對污物控制措施，使液壓系統(tǒng)的污染程度保持在系統(tǒng)關(guān)鍵元件的污染耐受度之內(nèi)，從而達(dá)到了合理平衡，以保證系統(tǒng)元件工作可靠，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理。提高液壓元件污染壽命和工作可靠性的途徑有兩條:提高元件的污染耐受度;降低油液污染度。◆

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