淺析煤礦機(jī)械磨損失效及防治

韓戰(zhàn)偉

鄭州金鑫機(jī)械制造有限公司，河南 新密 452370

煤礦機(jī)械的工作對(duì)象為煤炭，機(jī)械工作的環(huán)境十分復(fù)雜和惡劣，使用的過程中磨損相當(dāng)嚴(yán)重。一方面煤炭機(jī)械的重量一般都比較大，好多都是井下作業(yè)，進(jìn)行一次全面的機(jī)械更換相當(dāng)不便；另一方面，由于我國技術(shù)水平的限制，一些先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備都是從國外進(jìn)口的，相當(dāng)昂貴。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年機(jī)械的磨損失效而需要更換的統(tǒng)計(jì)，煤炭系統(tǒng)每年因磨損而失效需要更換的機(jī)械設(shè)備價(jià)值高達(dá)10億元～20億元，煤炭開采企業(yè)付出了沉重的代價(jià)。同時(shí)，因?yàn)闄C(jī)器設(shè)備更換停機(jī)而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失更是無法計(jì)算。因此，加強(qiáng)對(duì)摩擦學(xué)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，將國內(nèi)外先進(jìn)的抗磨技術(shù)和抗磨材料引進(jìn)來，進(jìn)行消化吸收應(yīng)用到我國煤礦機(jī)械的生產(chǎn)制造上來，意義深遠(yuǎn)，以下就煤礦機(jī)械磨損失效進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 煤礦機(jī)械的磨損原因

在我國，煤炭開采的方式主要有兩種，地下礦井開采與露天開采，而地下開采占煤炭開采中相當(dāng)大的比重，露天煤礦約占我國煤炭開采中的4.2%。所以，機(jī)械的磨損主要指的是礦井機(jī)械磨損，機(jī)械井下作業(yè)主要有下述特點(diǎn)：

1）環(huán)境濕度大，空氣中的水分含量過高，這是造成機(jī)械腐蝕的主要原因，井下空氣濕度多在80%～90%，這相當(dāng)于把機(jī)械一直泡在水中，這對(duì)一些以金屬材質(zhì)為主的機(jī)械的損害是相當(dāng)嚴(yán)重的；

2）井下空氣成分中pH值多在6.5～9.5之間，酸堿度較高，在濕潤的空氣環(huán)境的促進(jìn)下機(jī)械與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而加速機(jī)械的腐蝕；

3）受地質(zhì)條件的影響，井下機(jī)械在工作中會(huì)產(chǎn)生大量的雜散電流，這進(jìn)一步促進(jìn)了機(jī)械的電化學(xué)腐蝕。

上述原因是機(jī)械井下作業(yè)常見的病害，另外加之機(jī)械設(shè)備的自身磨損，與煤炭巖石土質(zhì)的磨損，機(jī)械設(shè)備損害十分嚴(yán)重。

2 磨損機(jī)理

通過研究分析得知，機(jī)械的磨損受多方因素的影響，但主要與煤炭的磨損性有關(guān)，研究得知，煤在磨損性上與其它材料相當(dāng)，并以Ha/Hm=614為轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Hm為金屬材料硬度，Ha為磨料硬度），磨損率與Ha/Hm有著密切的關(guān)系，軟磨料磨損也是煤與金屬材質(zhì)接觸常出現(xiàn)的現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為脊隆和犁溝的碾平斷裂。分析煤的成分可知，煤炭屬于生物沉積巖類的可燃礦物，它的性能主要取決于原始材料的性能、煤化程度、物質(zhì)成分及礦物雜質(zhì)的含量等。這在一定程度上也決定了煤炭機(jī)械性能的多樣性。通過挖掘?qū)嵺`得知，在煤層中有多種物質(zhì)的存在，其中有的煤層內(nèi)還夾有巖石，這對(duì)機(jī)械在開挖的過程的危害是極大的。

3 機(jī)械失效的分析

3.1 磨損碎屑

機(jī)械失效的原因是多方面的，我們可以從多種方面進(jìn)行分析，而碎屑磨損分析就是其中主要的分析方法之一，磨損產(chǎn)物是指在機(jī)械自然使用中經(jīng)磨損去除的磨屑，它是反映機(jī)械性能的主要物質(zhì)，機(jī)械的物理、化學(xué)性能，使用過程中的狀態(tài)，失效的原因等問題都可以通過分析磨損的碎屑反映出來。受工作環(huán)境的影響，碎屑在實(shí)際的收集過程有一定的難度，實(shí)踐中一般采用氣動(dòng)鐵譜法或磁性法對(duì)碎屑進(jìn)行收集。

3.2 工況檢查

由于機(jī)械工作的環(huán)境具有多樣性和復(fù)雜性，所以，在對(duì)機(jī)械的磨損性進(jìn)行分析的時(shí)候針對(duì)機(jī)械的不同部位具體分析，每個(gè)零件都有其獨(dú)特的用途、受力情況、結(jié)構(gòu)特征、磨料的硬度、粒度、脆性等，通過將這些資料進(jìn)行采集分析，與機(jī)械的原始狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以有效的得知機(jī)械的磨損狀況及磨損原因，對(duì)后期防治措施的采取具有重大的借鑒意義。

3.3 磨損形貌特征分析

這種分析方法主要是指通過宏觀分析，對(duì)失效機(jī)械的外部特征進(jìn)行觀察，采集有效的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析。實(shí)踐中觀測(cè)的方式也有很多種，如肉眼觀察、拍攝等，通過觀察得出的零件磨損的外表特征的初始數(shù)據(jù)，并對(duì)其尺寸和形狀變化進(jìn)行測(cè)量和記錄，通過對(duì)這些采集到的資料進(jìn)行綜合分析，最終得出機(jī)械出失效原因。

3.4 增強(qiáng)機(jī)械的耐磨性的措施

3.4.1 合理選擇機(jī)械的材質(zhì)

通過對(duì)失效機(jī)械的分析得知，機(jī)械因?yàn)楦g原因而發(fā)生故障占失效機(jī)械中很大一部分比例，因此，通過提高機(jī)械的耐腐蝕性可以有效的增強(qiáng)機(jī)械的耐磨性，在選擇機(jī)械的過程中充分考慮到的材料性能，特別是選用耐磨性良好的材料，可以有效的增強(qiáng)機(jī)械的耐磨性。

3.4.2 嚴(yán)格機(jī)械生產(chǎn)工藝

合理的選材、設(shè)計(jì)可以有效避免機(jī)械的失效，但如果生產(chǎn)工藝、表面抗磨工藝不恰當(dāng)，也往往造成機(jī)械配件的失效。生產(chǎn)工藝包括鑄造、冶煉、冷加工等。冶煉的成分控制、夾雜物和氣體含量，都影響材料的性能，如韌性和強(qiáng)度。強(qiáng)化摩擦體表面即表面抗磨技術(shù)和工藝，是提高抗磨性的有效措施。

3.4.3 維護(hù)和使用

在大型煤機(jī)廠附近，甚至出現(xiàn)了煤機(jī)配件一條街現(xiàn)象，嚴(yán)重影響煤礦機(jī)械的使用。目前煤礦機(jī)械配件市場(chǎng)混亂，配件質(zhì)量粗制濫糙，維修質(zhì)檢和保障體系不健全，因此，必須建立制造廠家維修責(zé)任制度，杜絕小廠配件，保證產(chǎn)品的維修和翻新質(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上所述，煤炭能源行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中肩負(fù)著重要使命，煤炭的開采性能優(yōu)良的機(jī)械是基礎(chǔ)，在實(shí)踐中最大限度的提高機(jī)械的使用壽命及耐磨腐蝕度，對(duì)提高開采效率，節(jié)約煤炭開采成本有著積極的意義。

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