煤礦機械設備磨損及降損方法

焦一平

山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦選煤廠，山西太原 030206

煤礦機械設備磨損及降損方法

焦一平

山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦選煤廠，山西太原 030206

機械磨損是機械設備和零部件的主要失效形式之一，盡管磨損過程是一個漸進的過程，磨損的直接結果也并非災難性的，然而由此造成的經(jīng)濟損失是非常巨大的，研究磨損具有重要的意義。

機械磨損；失效；降損

0 引言

兩相互接觸產(chǎn)生相對運動的摩擦表面之間的摩擦將產(chǎn)生阻止機件運動的摩擦阻力，引起機械能量的消耗并轉化而放出熱量，使機件產(chǎn)生磨損。每當摩擦時，接觸點形成的粘著與滑溜不斷相互交替的結果，造成表面的損傷，這就是磨損。我國對摩擦損失造成的經(jīng)濟損失進行了調(diào)查分析，此項損失約占國民總產(chǎn)值的2%左右。了解磨損的危害，研究解決的方法，可挽回巨額的經(jīng)濟損失，避免許多意外事故的發(fā)生。

1 煤礦機械設備常見磨損部件

煤礦機械磨損部件主要有刮板運輸機、礦車、采煤機、煤礦4大件等。刮板輸送機主要是中部槽、鏈及鏈輪的磨損，每年造成的損失都在億元以上，我國輸送機壽命比國外壽命低得多；礦車的磨損主要是輪、軸頸、三環(huán)鏈、碰頭的磨損。據(jù)統(tǒng)計，礦車所需配件占我國煤礦配件總量的30%以上。采煤機的主要磨損件為截齒、齒座、滾筒及泵、馬達、閥等液壓件和齒輪、軸承等，截齒耗量非常大，而且價格昂貴；對于煤礦四大件而言，通風機是煤礦的關鍵設備，磨損失效主要是齒輪聯(lián)軸節(jié)和軸承，造成的危害及經(jīng)損失很大。壓風機的曲軸、連桿、活塞、閥座、閥桿是其磨損的主要部位，因磨損而引起風壓不足，造成掘進工作面和采煤工作面生產(chǎn)能力的降低。提升機磨損主要指齒輪、齒輪聯(lián)軸節(jié)、軸承制動器筒襯以及鋼絲繩的磨損。其中鋼絲繩的磨損，不僅耗量大、價格高，且影響礦井生產(chǎn)及安全。對于各類泵而言，磨損主要是葉輪和導向輪的磨損。

2 把握磨損規(guī)律，降低磨損

機器在運轉中，不同的構件由于磨損類型和工作條件不同，磨損的情況也不一樣。但是，磨損的發(fā)展規(guī)律是共同的。機件的正常磨損過程大致可分三個階段，第一是“跑合”階段，在這個時期內(nèi)開始由于零件表面存在著加工后的不平度，在接觸點上引起高接觸應力，磨損速度很快，隨著機械運轉的時間延長，不平度凸峰被逐漸磨損，使摩擦表面的實際接觸面逐漸增大，磨損速度逐漸減慢。第二是“穩(wěn)定”磨損階段，由于機械已經(jīng)過“跑合”，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性接觸的條件。同時在正常運轉時，摩擦表面處于液體摩擦狀態(tài)，只是在啟動和停車過程中，才出現(xiàn)邊界摩擦和半干摩擦情況，因此，磨損速度降低而且基本穩(wěn)定，磨損量與時間成正比增加，問隙緩慢增大。第三十“急劇”磨損階段，由于摩擦條件發(fā)生較大變化，產(chǎn)生過大的間隙，增加沖擊，潤滑油膜易破壞。磨損速度急劇增加，致使機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導致發(fā)生意外事故。

影響機械磨損的主要因素有零件材料、工作載荷、運動速度、溫度、潤滑、表面加工質量、裝配和安裝質量、機件結構特點及運動性質等。材料損耗包括兩方面，一是材料組織結構及性能的損壞，二是尺寸、形狀及表面質量的變化。當磨損超過一定限度時，零件間的合理配合就遭到破壞，導致機械工作性能的降低或變壞，影響設備使用的可靠性，造成機械的各種故障，減少使用壽命。降低磨損的方法通常要考慮以下幾個方面。

2.1 材料的選擇

材料的選擇基本原則是適用性、可得性和經(jīng)濟性。當然在選擇時還應該充分考慮到所處的工況環(huán)境對零件抗磨性的影響。根據(jù)失效分析的結果，材料的性能和表面形態(tài)對零件的磨損影響很大。提高耐磨性和韌性可以初步確定為重點考慮的問題?？赏ㄟ^各種表面強化技術，如表面滲碳、滲合金元素等方法，提高零件表面硬度，使表面硬度盡可能超過磨料的硬度，提高耐磨性。

2.2 改進結構設計和表面幾何特征

磨損失效受結構的影響很大，包括整機的結構和零件的形狀尺寸、配合接觸方式、特殊的工藝方法等。為此，需要考慮磨物的接觸狀態(tài)，本質是力的作用和力流方向的改善問題。零件接觸表面的特征是影響摩擦的主要因素。因此，改善接觸表面的光潔度、粗糙度是主要的手段，同時還要對接觸表面的幾何形狀、尺寸等都要進行合理設計，或采取相適宜的加工工藝。

2.3 改善工況

空氣中的灰塵顆粒、粉末和液體氣泡等浸入摩擦表面會加速磨損；各種酸性、堿性或鹽類化學物質的浸入會加速零件的氧化和腐蝕磨損。因此，要盡可能地減少這類物質的混入，為接觸表面提供優(yōu)良的工作環(huán)境。同時，要防止機械長時間在高溫、重載、高速的工況下工作。

2.4 合理的維修保養(yǎng)

根據(jù)工藝合理、經(jīng)濟合算、生產(chǎn)可行的原則，合理進行維修，保證維修質量。建立合理的維護保養(yǎng)制度，嚴格執(zhí)行技術保養(yǎng)和使用操作規(guī)程，是保證機械設備工作的可靠性和提高使用壽命的重要條件。

2.5 發(fā)展表面工程技術

許多零部件的破壞時從表面損傷開始的，因此，發(fā)展金屬表面工程技術，提高機械零件表面的耐磨和耐腐蝕性能，具有非常重要的意義。材料工作者開始把注意力從整體強化轉向材料表面的強化，試圖在其表面上堆焊或噴涂一層具有高耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化的材料，以使產(chǎn)品壽命得到大幅度的提高。許多表面工程技術不僅成為現(xiàn)代制造技術中的重要工藝方法，而且在設備的技術改造和維修方面發(fā)揮了重要作用。表面工程，是經(jīng)表面預處理后，通過表面涂覆或多種表面工程技術復合處理以改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學成分和組織結構，以活動所需表面性能的系統(tǒng)工程。概述材料的表面性能，可以有效延長其使用壽命，許多國家都在努力研究各種提高零件表面性能的新技術和新工藝。

為了提高煤礦工程機械使用壽命，降低零件的磨損，必須了解摩擦學原理，運用摩擦學的知識對工程機械零件進行磨損失效分析，掌握磨損的類型和機理，然后根據(jù)具體情況，改進設計、合理選材，采用合理的抗磨措施。

[1]陳冠國.工程機械零部件的磨損失效分析[J].唐山工程技術學院學報，1990(1).

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[3]謝泳.煤礦機械磨損失效分析方法和抗磨措施[J].潤滑與密封，2006(9).

TD407

A

1674-6708（2010）30-0099-02

焦一平，工作單位：山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦選煤廠物資供應科，職務：機械技術員，主要從事機械技術工作

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