煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施

徐德魁

摘 要：煤炭產(chǎn)業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的支撐作用，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新能力的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步優(yōu)化與調(diào)整，煤礦產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化開(kāi)采的運(yùn)用也越來(lái)越普遍。由于我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)藏主要是以深層儲(chǔ)藏為主，井下作業(yè)的環(huán)境復(fù)雜、惡劣，對(duì)礦井下煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損程度的影響也越來(lái)越嚴(yán)重，甚至達(dá)到了磨損失效的程度，對(duì)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都產(chǎn)生了較大的影響，因此對(duì)煤礦機(jī)械磨損失效方法和抗磨措施的討論成為煤炭行業(yè)和相關(guān)學(xué)術(shù)界不斷研究的課題。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械磨損；失效分析方法；抗磨措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.086

0 引言

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，礦山機(jī)械由于工作環(huán)境比較惡劣，而且影響機(jī)械磨損狀態(tài)的原因復(fù)雜，導(dǎo)致我國(guó)的煤礦企業(yè)每年由于機(jī)械磨損所需提供的設(shè)備設(shè)施多達(dá)20萬(wàn)t，價(jià)值10多億元，由于設(shè)備磨損失效使得煤礦開(kāi)采停工造成的損失不可估量。

1 機(jī)械設(shè)備磨損特征

在煤礦機(jī)械設(shè)備的使用過(guò)程中，就軸承來(lái)說(shuō)，正常的滑動(dòng)軸承值在0.25～0.30之間，而且滾動(dòng)軸承能夠調(diào)整的范圍在0.05～0.14之間，最大允許誤差為0.20～0.25之間，超過(guò)改允許誤差則軸承設(shè)備將影響整體機(jī)械設(shè)備的使用和效率。

煤礦井下設(shè)備的機(jī)械性能以及硬度、強(qiáng)度等方面的選擇取決于煤礦井下煤層的性質(zhì)、雜質(zhì)含量以及煤化程度等等方面，雖然煤礦中煤層的硬度對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損程度較低，而且煤礦機(jī)械設(shè)備與煤層接觸的部位已經(jīng)充分采用了抗磨材料，但是煤礦煤層中所含有的石英石、方解石、黃鐵礦以及其他雜質(zhì)的硬度較大，對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損有著重要的影響。因此總的來(lái)說(shuō)，在煤礦井下設(shè)備運(yùn)行中，煤層的強(qiáng)度、煤礦雜質(zhì)含量等方面是煤礦設(shè)備磨損的主要原因。

2 機(jī)械磨損失效分析方法

2.1 機(jī)械資料分析法

機(jī)械設(shè)備資料分析法主要是根據(jù)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)部件在系統(tǒng)中的基本原理以及資料，對(duì)不同的部件進(jìn)行失效分析，主要針對(duì)各個(gè)零部件的功能、作用、特征、材質(zhì)、受力情況、制作工藝等方面做到詳細(xì)的記錄和研究，另外對(duì)磨損失效的設(shè)備零部件進(jìn)行評(píng)估之后要做好一定的記錄和保存，以備隨時(shí)調(diào)閱和分析。

2.2 宏觀微觀結(jié)合法

對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備磨損失效的宏觀微觀結(jié)合分析法主要是通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的外在特征和內(nèi)在原理進(jìn)行分析和研究，首先，對(duì)設(shè)備器件進(jìn)行精確的測(cè)量和對(duì)磨損位置進(jìn)行精確計(jì)算，之后對(duì)磨損零部件進(jìn)行拍照記錄并存檔，該過(guò)程為宏觀分析法。一般情況下，煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損可以通過(guò)測(cè)量、觀察表面磨損凹陷、劃痕等方法進(jìn)行宏觀分析解決。其次，對(duì)于磨損不明顯但是已經(jīng)影響設(shè)備正常運(yùn)行的磨損位置，需要進(jìn)行微觀分析，具體來(lái)說(shuō)就是將磨損零件帶入實(shí)驗(yàn)室，利用顯微鏡或者高倍顯微鏡對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量、觀察和分析，對(duì)肉眼無(wú)法是背的劃痕、凹陷、裂紋等情況進(jìn)行截圖記錄，為機(jī)械設(shè)備的磨損失效分析提供明確的依據(jù)。

2.3 磨損表層分析法

由于煤礦礦井下大部分磨損零部件都是處于高速狀態(tài)的，因此在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中所產(chǎn)生的巨大熱量也是對(duì)零部件產(chǎn)生磨損的原因之一，在零部件高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高溫狀態(tài)下，磨損情況主要有2種，第一種磨損情況是在磨損零件的表面會(huì)出現(xiàn)一層較厚的金屬固化物質(zhì)，與一般冷卻硬化的程度不同，該類冷卻硬化物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致金屬零部件的表面組織狀態(tài)發(fā)生變化，從而影響該零部件的正常使用；第二種磨損情況是零部件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高溫狀態(tài)下發(fā)生回火軟化和結(jié)晶的現(xiàn)象，從而影響該零部件的正常使用。這兩種磨損原因主要是由于該類零部件處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高溫狀態(tài)下，另外與煤礦井下工作環(huán)境的復(fù)雜性和濕度、氣體的腐蝕性都有著一定的關(guān)系。磨損表層分析法就是通過(guò)對(duì)零部件表面的狀態(tài)以及磨損程度進(jìn)行觀察，結(jié)合對(duì)零部件工作原理以及金屬性能的分析找出磨損原因，從而進(jìn)行有關(guān)抗磨實(shí)驗(yàn)和理論研究，為減少和防止磨損提供一定的實(shí)踐依據(jù)。

2.4 磨損碎屑分析法

磨損碎屑分析法主要是通過(guò)對(duì)煤礦井下機(jī)械設(shè)備的磨損時(shí)零部件被磨損掉的碎屑進(jìn)行分析，確定煤礦機(jī)械設(shè)備零部件的磨損失效的具體原因。由于我國(guó)煤礦開(kāi)采多為井下開(kāi)采，因此在對(duì)煤礦機(jī)械零部件磨損碎屑的收集難度較大，但是大多數(shù)煤礦機(jī)械設(shè)備都為鋼鐵材質(zhì)，因此可以使用磁性吸附的方式進(jìn)行機(jī)械磨損碎屑的收集，從而對(duì)碎屑進(jìn)行研究，找出機(jī)械磨損失效的原因。

3 煤礦機(jī)械的抗磨方法

3.1 提升煤礦機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

煤礦機(jī)械磨損不僅跟工作環(huán)境和工作強(qiáng)度有關(guān)，還跟自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和公益制作水平有關(guān)，所以提高煤礦機(jī)械的抗磨性首先要了解其工作原理，關(guān)注其摩擦情況，由于機(jī)械自身的物理反應(yīng)，我們就能通過(guò)亞表層分析采集有效信息，從經(jīng)常磨損的地方入手，提高設(shè)計(jì)水平和用材用料，提高制作工藝，提高抗磨性。

3.2 結(jié)合實(shí)際進(jìn)行抗磨材料的選擇

對(duì)于提高煤礦機(jī)械的抗磨性，還要在材料的選擇上要注重經(jīng)濟(jì)適用性的基本原則，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合分析數(shù)據(jù)和多年的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)機(jī)器的特點(diǎn)選擇合理的耐磨材料。選擇適當(dāng)有效的耐磨材料是提高煤礦機(jī)械的磨損阻力的一個(gè)重要方法，所以需要對(duì)材料結(jié)合實(shí)際來(lái)選擇。

3.3 合理科學(xué)使用和有效維護(hù)煤礦機(jī)械科學(xué)合理使用煤礦機(jī)械能提高抗磨性

通過(guò)機(jī)械的工作時(shí)間以及工作強(qiáng)度的調(diào)控，降低機(jī)器的負(fù)荷水平，保證使用壽命。從機(jī)械的維修角度上來(lái)說(shuō)，維護(hù)機(jī)械是提高機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵，提高機(jī)械維修技術(shù)水平，合理地使用和維護(hù)對(duì)提高機(jī)器的耐磨性和使用壽命有一定的幫助。為了改變煤礦機(jī)械的磨損失效情況，有必要對(duì)磨損進(jìn)行有效的研究分析，制定有效的機(jī)械耐磨措施，增加煤礦機(jī)械的壽命，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損主要是由于井下環(huán)境、機(jī)械工作原理、化學(xué)腐蝕等幾類原因造成的，由于我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中各開(kāi)采企業(yè)對(duì)煤礦設(shè)別的維護(hù)、維修技術(shù)較低，使煤炭機(jī)械設(shè)備的淘汰率較高，一定程度上增加了煤炭企業(yè)的開(kāi)采成本，因此對(duì)煤礦機(jī)械磨損失效方法的分析和抗磨措施的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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