淺析礦山機(jī)械中摩擦磨損分析

【摘 要】礦山機(jī)械在生產(chǎn)的過程中，由于其工作對象都是較為堅硬的巖石，其機(jī)械所產(chǎn)生的磨損也較為嚴(yán)重，尤其是個別部位出現(xiàn)嚴(yán)重磨損之后，就會導(dǎo)致礦山機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，嚴(yán)重情況下還可能會導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此。必須要對礦山機(jī)械各個方面可能出現(xiàn)磨損的區(qū)域加以分析，找出具體的原因，從而第一時間采取防治措施。主要針對礦山機(jī)械中摩擦磨損現(xiàn)象進(jìn)行了深入的分析，以期為其他礦區(qū)礦山機(jī)械使用的情況提供參考。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)械；液壓泵；內(nèi)燃機(jī)；摩擦磨損

礦山機(jī)械所需要的動力較大，而在大動力運行的過程中，只要有部分區(qū)域沒有做好養(yǎng)護(hù)工作，就會促使劇烈的摩擦現(xiàn)象出現(xiàn)，這也就導(dǎo)致礦山的機(jī)械磨損過大，尤其是個別重要的零件，在遭受到嚴(yán)重磨損之后，就只能整體性的更換，這對于礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益來說，有著極大的影響。這就需要對礦山機(jī)械的摩擦、磨損進(jìn)行全面詳細(xì)的分析，從而預(yù)先采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。本文對礦山機(jī)械液壓泵和內(nèi)燃機(jī)的摩擦磨損進(jìn)行了分析和探討。

一、機(jī)械設(shè)備摩擦磨損

機(jī)械設(shè)備3種主要失效形式是磨蝕、磨損和斷裂，其中磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失時巨大的。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全球約有1/3～1/2的能源被消耗在摩擦上，轉(zhuǎn)化為熱能，由于摩擦導(dǎo)致的磨損失效占設(shè)備損壞的70%一80%，每年損失都在上千億美元。在工況復(fù)雜且苛刻的條件下，特別是在高速、高溫、高壓等條件下工作的零件，往往會因其表面磨損而造成零件報廢，導(dǎo)致設(shè)備停用，影響人類的生產(chǎn)活動。因此進(jìn)行材料摩擦磨損的研究意義十分重大。礦山機(jī)械中的提升機(jī)、破碎機(jī)、穿孔機(jī)、洗選和礦山專用起重設(shè)備及其一些輔助裝置，應(yīng)用液壓傳動的較多，且多在井下作業(yè)，周圍環(huán)境惡劣，設(shè)備收沖擊和振動大，液壓元件磨損較為嚴(yán)重。內(nèi)燃機(jī)也是礦山機(jī)械中常用的一種動力機(jī)構(gòu)，它可以在高溫、高壓和受力比較復(fù)雜、還受各種振動的條件下工作。數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)燃機(jī)摩擦有50%～ 60%消耗在缸套一活塞的摩擦副中。改善摩擦磨損，有利于提高系統(tǒng)的使用壽命。

二、液壓泵的摩擦磨損分析

（一）磨粒磨損：液壓元件兩相互摩擦表面中，微小硬質(zhì)點不斷滑磨較軟材料表面，劃出溝紋，使得液壓泵泄露增大，減小液壓泵的容積效率，造成流量及壓力減小。在污染的油液中，金屬顆粒約占75%，塵埃約占15%，其他雜質(zhì)約占10%?？梢?，固體顆粒危害最大。顆粒污染物的硬度、破碎強(qiáng)度、形狀、尺寸大小及分布等特性對元件的污染磨損有直接的影響，實驗結(jié)果表明，泵的磨損與顆粒污染物的磨損性有很大關(guān)系，在試驗污染物中煤粉的磨損性最小，淬火鋼粉的磨損性最大。

（二）粘著磨損：根據(jù)鮑頓和泰伯提出的粘著一犁溝摩擦理論，在液壓泵的兩表面接觸時，在載荷作用下，某些接觸點的單位壓力很大，發(fā)生塑性變形，這些點將牢固的粘著，使兩表面形成一體，稱為粘著或冷焊。當(dāng)一表面相對另一表面硬一些，則硬表面的粗糙微凹體頂端將會在較軟表面上產(chǎn)生犁溝。

（三）氣穴氣屑：液壓泵的油液中即便不存在任何顆粒物質(zhì)或者污染物，其中只要存在著過量的空氣，同樣對導(dǎo)致液壓的相關(guān)元件在這一過程中遭受到較為嚴(yán)重的磨損吧。通常情況下，油液中所存在的空氣有兩種：一是氣體直接溶液在了油液之中，在壓力不大的情況下，無法明顯看到其中所存在的氣體，所以，其氣體的溶解度和油液有著直接的聯(lián)系；二是液油在進(jìn)行灌裝的過程中，混入了空氣?？刂浦阅軌?qū)σ簤罕脦砟p，其主要與原因是由于液壓泵在使用的過程中，油液的壓力在這一過程中不斷的發(fā)生變化，尤其是壓力降低到一定程度之后，油液中所存在的氣體會持續(xù)不斷的釋放出來，其元件的內(nèi)壁在這一過程中就會形成大量的氣泡。

三、內(nèi)燃機(jī)的摩擦磨損分析

（一）磨粒磨損：內(nèi)燃機(jī)在煤礦井之下作業(yè)運行的過程中，由于其自身的機(jī)械運行原理較為復(fù)雜，生產(chǎn)條件嚴(yán)苛，并且煤層的表面粗糙程度較大，其元件在正常運行的過程中，就會出現(xiàn)大量磨損屑、磨損粒掉落到機(jī)械設(shè)備之上，再加上煤礦井開挖過程中其灰塵的濃度極高，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣過程中會持續(xù)不斷的吸人大量粉塵顆粒，這導(dǎo)致內(nèi)燃?xì)馇惑w內(nèi)部所出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象極為嚴(yán)重；內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的內(nèi)壁、活塞環(huán)等部位在粉塵進(jìn)入之后，沖程不斷運動的情況下，帶動粉塵，導(dǎo)致其中的關(guān)鍵部位出現(xiàn)了刮傷、切削、壓損、機(jī)械疲勞等現(xiàn)象，這些因素都是材料磨損的一個主要形式。

在內(nèi)燃機(jī)正常工作的過程中，其中所存在的粉塵顆粒和顆粒的濃度在持續(xù)不斷的增加，尤其是缸體內(nèi)部壓力在提高的過程中，其顆粒就會直接附著在缸壁之上，由沖程帶動這兩個部分持續(xù)不斷的進(jìn)行摩擦，導(dǎo)致磨損的程度在不斷的夾具。而磨損的磨粒自身有著不同的形態(tài)，例如層狀、求形狀等，而污染物顆粒具體有煤屑、金屬粉、粉塵等多種不同的微小碎屑。其磨粒的具體大小、成分、含量則可以使用光譜法、鐵譜法等來進(jìn)行檢測，使用光譜法的檢測結(jié)果通常來說要更為簡便，這主要是由于鐵譜法檢測工作需要豐富的經(jīng)驗以及良好的油樣。

（二）粘著磨損：粘著磨損主要發(fā)生于機(jī)器的跑和階段，由于表面粗糙度大，實際接觸面積僅有名義接觸面積的0.01%一0.1%，微凸體在強(qiáng)大的壓力下，產(chǎn)生塑性變形并接著產(chǎn)生粘著磨損，磨損率是正常工作的50～100倍，磨去最大峰高度的65%～75%。為防止擦傷和疲勞磨損，可以對缸體表面進(jìn)行各種處理，如滲碳、滲碳、PCD、CVD等，增加表面硬度，增強(qiáng)表面耐磨性；為減少磨粒在材料表面磨出溝槽，降低內(nèi)燃機(jī)的密合性，可減小發(fā)動機(jī)的耗油量。

總而言之，礦山機(jī)械設(shè)備在正常使用的過程中，上文所闡述的各種磨損現(xiàn)象，都可能同時出現(xiàn)，或者交替出現(xiàn)。而不同材質(zhì)、不同部位所出現(xiàn)磨損也有著極大的不同，而在針對這些情況進(jìn)行磨損防護(hù)的過程中，就應(yīng)當(dāng)根據(jù)各項情況來進(jìn)行綜合性的分析，尤其是對機(jī)械運行過程中的摩擦現(xiàn)象、可能性進(jìn)行分析，只有周密的分析，才能夠為解決措施提供良好的依據(jù)，這對于礦山機(jī)械提升自身的使用壽命來說有著極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝泳.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施[J]. 潤滑與密封. 2006（09）