金屬抗磨自修復劑在主井2米絞車減速器上的應用

【摘要】根據(jù)目前國內(nèi)外根據(jù)磨損理論發(fā)展的采用金屬磨損自修復抗磨劑的技術(shù)較為成熟，市場上自修復材料品種較多，為實現(xiàn)節(jié)能降耗、延長機械裝備的使用壽命，本次我們選用金屬磨損自修材料實現(xiàn)對絞車減速器的修復。

【關(guān)鍵詞】金屬；抗磨自修復劑；應用

1、前言

同華煤礦+352水平主井2JTB2×1-24絞車于1985年安裝試運行，該絞車為重慶礦山機械廠生產(chǎn)，安裝JSZ-2×500雙力線中心驅(qū)動減速器（速比20，輸入功率160KW，額定扭矩4000NM），采用1.1m3礦車裝煤提升，雙滾筒每次提升12個（重車6個，空車6個）。該絞車運行至今已經(jīng)28年，經(jīng)過多年的高負荷運轉(zhuǎn)，其減速器因磨損嚴重，齒面出現(xiàn)較為嚴重的點蝕和剝落，且減速器輸出端已出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，造成絞車能耗高。且主井運煤斜井作為現(xiàn)目前全礦井唯一的運煤通道，如該絞車發(fā)生故障，全礦井的運煤系統(tǒng)將陷入癱瘓，對礦井的生產(chǎn)將造成較大的 影響。而該絞車的生產(chǎn)廠重慶礦山機械廠已于上世紀90年代末破產(chǎn)，購買配件困難，若另尋廠家生產(chǎn)，會增加配件成本，若將整個減速器更換，約需資金20萬元左右，考慮到經(jīng)濟及節(jié)能降耗的原則，我們采用金屬磨損自修材料實現(xiàn)對絞車減速器的修復。

2、磨損理論現(xiàn)狀

摩擦現(xiàn)象普遍存在于人類社會物質(zhì)生產(chǎn)和生活中，其過程實質(zhì)上就是能量消耗過程。由摩擦造成的能源損失是巨大的，據(jù)統(tǒng)計，世界能源的50%～70%都是由于摩擦而損失掉了。摩擦海會導致零件磨損，而磨損則是造成機械設備失效的三大原因（磨損、腐蝕和斷裂）之一，大約有80%的零件損壞是由于各種形式的磨損造成的。而磨檫與磨損通常同時存在，造成巨大的材料和能源損失。

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代機械設備向高功率、高熱負荷、高壓、長使用壽命方向發(fā)展，磨損問題則更加嚴峻。隨著能源的逐步缺乏和可持續(xù)發(fā)展的要求，提高現(xiàn)有剛制零件摩擦副壽命或?qū)σ涯p零件進行修復從而達到節(jié)省材料、降低能耗和提高經(jīng)濟效益顯得尤為緊迫和重要。

3、金屬磨損自修復技術(shù)研究現(xiàn)狀

為了使摩擦副材料在摩擦過程中產(chǎn)生自動修復磨損表面的功能，就需要具有自修復功能的潤滑添加劑。這種添加劑可以在摩擦過程中，利用摩擦產(chǎn)生的機械摩擦作用和熱能及電化學作用，使摩擦副與潤滑材料之間產(chǎn)生能量交換和物質(zhì)交換，從而在摩擦表面上形成金屬保護膜、金屬氧化物保護膜、有機聚合物膜、物理或化學吸附膜等，以補償摩擦副的磨損與腐蝕，形成磨損自修復效應。

4、陶瓷添加劑

陶瓷添加劑自修復的特點是可以在對機器不拆卸的情況，利用機器運行過程中的摩擦效應，修復劑、金屬磨屑和其它參與摩擦的物質(zhì)在微觀起伏的低凹處沉積，并在局部高溫和高壓作用下，發(fā)生合成硬化作用生產(chǎn)陶瓷保護層。在實際使用中只要充分保持陶瓷保護層的形成和數(shù)量就不必更換零件。由陶瓷添加劑形成的陶瓷保護層與基體呈化學鍵結(jié)合，接觸表面超硬超滑，具有比原始金屬表面更好的抗磨損和抗腐蝕性能，更高的硬度、熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性。

5、主井雙滾筒2米絞車應用金屬抗磨自修復劑前的參數(shù)測試

在應用金屬抗磨自修復劑前，我們先測試了，主井雙滾筒2米絞車提升12個1.1m3礦車（6個重車，6個空車）時的各項參數(shù)，測試的參數(shù)如下：

電壓：AC 675V；電機額定功率：160KW 實測電流：Ia=142A、Ib=135、Ic=139；

平均電流為：138.6A

6、修復三個階段

采用金屬抗磨自修復劑，通過清洗、吸附、滲透以及利用摩擦能產(chǎn)生的無數(shù)個閃溫同時在催化劑和活化劑作用下，形成無數(shù)微燒結(jié)，在金屬摩擦表面很快形成一層金屬陶瓷改性層，從使用材料到形成改性層可分為三個階段。

第一階段超細研磨。再光潔的表面都存在凸凹現(xiàn)象，在其凹境內(nèi)充滿著磨損產(chǎn)物及油和添加劑分解物，當機器運轉(zhuǎn)時，兩摩擦表面的凸凹體進行互相摩擦，對凹口進行一步的研磨，使其充分細化并在高溫作用下，發(fā)生物理和化學反應，在摩擦表面形成金屬陶瓷晶體，生成耐磨改性層。

第二階段為清理吸附，自修復材料有很強的吸附滲透性能，表面凹坑處存留的污染物被磷酸鹽玻璃體清除，并由被研磨細化和燒結(jié)溶狀的修復材料細粒填充。

第三階段為表面修復階段，由修復材料通過修復滲透，利用摩擦功能閃溫及在催化劑、活化劑的作用下，產(chǎn)生無數(shù)個微燒結(jié)，在金屬摩擦表面很快形成金屬陶瓷改性層，大量金屬陶瓷晶體構(gòu)成耐磨改性層，在表面磨損嚴重的孔洞較多的區(qū)域耐磨改性層較厚，最終實現(xiàn)了對零部件摩擦表面幾何形狀的修復和配合間隙優(yōu)化。

添加金屬抗磨自修復劑數(shù)量

2013年1月30日，對主井2米絞車減速器添加JBO2A-2型金屬抗磨自修復劑（陶瓷添加劑），該材料用量與磨損面積、磨損量大小、潤滑油的多少成正比，通常10公升潤滑油加入90毫升加強型的自修復材料一瓶，根據(jù)潤滑油量，本次加入添加劑250ML濃縮型（90ml/瓶）。

添加日期產(chǎn)品型號添加修復劑數(shù)量金額（元）備注

2013.1.30JBO2A-2250ml（90ml/瓶）1946730元/瓶

7、抗磨自修復劑添加后的性能參數(shù)

2013年2月28日，在試用JBO2A-2型金屬抗磨自修復劑（陶瓷添加劑）接近一個月的時間，在對絞車電機電流進行實測。測試時，同樣主井雙滾筒2米絞車提升12個1.1礦車（6個重車，6個空車）時的各項參數(shù)，測試的參數(shù)如下：

電壓：AC 656V；電機額定功率：160KW實測電流：Ia=132A、Ib=139、Ic=135；

平均電流為：135.3A

8、測試前后效果對比

8.1電流下降率：（138.6-135.3）/138.6×100%=2.38%

8.2節(jié)電率：p=UI COS￠=1.732×0.66×3.3×0.86=3.24KW

8.3減速器不存在漏油現(xiàn)象。

9、結(jié)論

9.1從絞車的運行電流比較，添加金屬抗磨自修復劑前電機的三相平均電流為138.6A，試用后電機的三相平均電流為135.3A，電流下降了2.38%，同比能耗降低了2.38%。

9.2從減速器輸出端看，未添加金屬抗磨自修復劑前減速器存在漏油，添加金屬抗磨自修復劑后，漏油情況得到了明顯的改善。

9.3減速器的噪音明顯下降，對保護絞車作業(yè)人員身心健康起到了重要作用。

9.4絞車按年運行330天，每天運行15小時，每度電費按0.55元計算，添加金屬抗磨自修復劑后，年節(jié)約電費8820.9元。

9.5在不更換齒輪減速箱，也不開箱更換齒輪的情況，延長了減速箱的使用壽命，且節(jié)約了購置減速器的20萬元的費用，采用金屬抗磨自修復劑修復齒輪磨損的方法值得推廣應用。