某類機(jī)械設(shè)備的磨損與抗磨損研究

李海濤

摘要：煤礦機(jī)械利用率極高，且大部分設(shè)備都處于大負(fù)荷高強(qiáng)度的長期運(yùn)作狀態(tài)，很容易造成機(jī)械磨損等問題，為了滿足當(dāng)代煤礦市場對煤礦開采量以及機(jī)械生產(chǎn)效率的要求，需要針對煤礦機(jī)械設(shè)備磨損問題進(jìn)行深入探究。本文從煤礦機(jī)械設(shè)備工作特點(diǎn)以及其磨損特征切入主題，從各影響因素分析機(jī)械磨損因素，以提出具有針對性的抗磨損措施，以保證煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工作的質(zhì)量與效益。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械;設(shè)備磨損;抗磨損設(shè)計;原因探究

0? 引言

隨著市場對煤礦資源的需求量不斷加大，煤礦生產(chǎn)工作不得不朝著更加高效的方向改善發(fā)展，煤礦開采智能化、自動化、機(jī)械化程度不斷加深，尤其對煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)、維護(hù)等工作質(zhì)量有了更高的要求。伴隨著煤礦開采的強(qiáng)度與工期增加，一些煤礦機(jī)械設(shè)備，尤其是煤礦開采、運(yùn)輸、篩選等直接參與生產(chǎn)的設(shè)備，磨損程度日益嚴(yán)重，基于煤礦生產(chǎn)的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，損耗也被長期鞏固，長久以來，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)成本增大，且因設(shè)備故障影響致開采效率大大降低。因此，如何降低煤礦機(jī)械設(shè)備的損耗率，提高整體開采效益已是當(dāng)代煤礦企業(yè)亟待解決的問題之一。若想長久地、從根本上提高煤礦開采效益，則首先要緩解煤礦機(jī)械設(shè)備損耗這一問題。

1? 煤礦機(jī)械設(shè)備的工作特點(diǎn)

煤礦設(shè)備大多是大型復(fù)合機(jī)械設(shè)備，組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，某一處出現(xiàn)損耗，對整個設(shè)備的工作都會有明顯影響，如圖1所示的市面上常見的刮板運(yùn)輸機(jī)，其總重量高達(dá)數(shù)噸，零件繁多，型號多樣，且在進(jìn)行運(yùn)輸工作時，物料與刮板面由于在槽內(nèi)進(jìn)行，磨損程度極大;同時，大型設(shè)備也會給操作人員帶來較大的安全隱患，因此對機(jī)械設(shè)備定期進(jìn)行檢修維護(hù)工作是極其重要的。就刮板運(yùn)輸機(jī)來說，若忽視了槽內(nèi)磨損的存在，則可能導(dǎo)致物料運(yùn)輸卡死，牽引部件損壞等情況。以下是根據(jù)實際情況，對煤礦機(jī)械設(shè)備工作的特點(diǎn)進(jìn)一步介紹。

1.1 工作環(huán)境惡劣

煤礦開采工作一般是在地下進(jìn)行，開采環(huán)境較為惡劣。一方面由于沒有充足的照明工具，開采視野受限;另外，由于地下可能存在一些有害氣體與液體。同時，地下多為潮濕環(huán)境，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地下濕度一般在85%左右，過高的濕度無論是對人體還是機(jī)械都傷害較大。

圖2為地下開采煤礦示意圖。

1.2 工作時間長

除了煤礦機(jī)械設(shè)備工作環(huán)境較差之外，其自身工作條件也極差。由于煤礦開采是一項耗時較長的大型工程，大部分機(jī)械設(shè)備一直處于高負(fù)載、大功率的強(qiáng)力運(yùn)行狀態(tài)，無論是機(jī)械所受負(fù)載還是對自身的沖撞都是巨大的損耗，設(shè)備中細(xì)小的零件不知不覺中就會被嚴(yán)重破壞。

2? 煤礦機(jī)械設(shè)備磨損的特征

結(jié)合上述對煤礦機(jī)械設(shè)備工作特點(diǎn)的描述與分析，其主要被環(huán)境惡劣與工作狀態(tài)這兩個因素影響。針對這兩種情況，接下來對煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損特征進(jìn)行結(jié)合分析。煤礦機(jī)械設(shè)備從投入使用開始，基本就一直保持高強(qiáng)度的負(fù)載狀態(tài)，其某些易損部分（例如關(guān)節(jié)部位或高頻操作部分）很容易有所損害，這些為正常損耗，但是還有一些部件由于其他原因，例如操作不當(dāng)或質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題，存在不正常損耗。另外，就煤礦機(jī)械設(shè)備本身的職責(zé)條件分析，煤炭的硬度對機(jī)械設(shè)備的損害程度并不大，更多的是煤炭中夾雜的其他硬度極大的物質(zhì)（黃鐵礦、石英等）對設(shè)備的磨損更嚴(yán)重。煤礦機(jī)械設(shè)備的磨損一般體現(xiàn)在零部件掉落或卡死狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)作卡頓或完全無法運(yùn)作，這些都會對煤礦開采工作帶來加大的不便利。

3? 煤礦機(jī)械設(shè)備磨損的原因分析

3.1 機(jī)械零件材料

大型機(jī)械設(shè)備的組成零件很大程度上決定了該設(shè)備的抗損耗強(qiáng)度，而機(jī)械設(shè)備的耐磨損能力與其材料有著密切關(guān)聯(lián)，零部件的硬度保證了其抗變形能力大小，但是若硬度太大，會適得其反，導(dǎo)致零件脆性增加，更容易損壞。

3.2 機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)

設(shè)備的損耗影響因素也與其運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。設(shè)備主要有暫停、開啟、方向轉(zhuǎn)動與反向轉(zhuǎn)動以及運(yùn)行速度等一系列運(yùn)動狀態(tài)。一般在干摩擦的情況下，設(shè)備磨損程度與其運(yùn)動速度成正比。若設(shè)備提前具備潤滑油保護(hù)，則在運(yùn)動過程中會形成具有保護(hù)作用的液體摩擦，降低設(shè)備的損耗率。

3.3 機(jī)械零件運(yùn)行載荷

籠統(tǒng)地說，設(shè)備零部件的損耗率與其單位負(fù)載成正比。另外，不同的負(fù)載特點(diǎn)也會造成不同程度的設(shè)備損耗，例如短期負(fù)載、長期負(fù)載、無沖擊負(fù)載、變負(fù)載以及靜負(fù)載等，設(shè)備承載部分與相關(guān)零件會因為負(fù)載特征不同而承受不同的壓力與變形，若負(fù)載大小超出了設(shè)備負(fù)載的最大限度，則其零件以及負(fù)載功能就會受到負(fù)面影響，零件可能脫落或嚴(yán)重形變，而設(shè)備會運(yùn)作緩慢或卡頓。在機(jī)械作業(yè)的過程當(dāng)中，需要承受多樣性和復(fù)雜性的載荷，以及基于各種機(jī)械作業(yè)的實際情況而體現(xiàn)出多變的特點(diǎn)。

3.4 機(jī)械零件加工質(zhì)量

設(shè)備由若干個形狀、大小以及功能不同的零件構(gòu)成，其對于設(shè)備來說，是損耗的細(xì)節(jié)體現(xiàn)。若零件的構(gòu)造與理想情況存在較大出入，零件切面不均衡或質(zhì)量散布不均勻，都會導(dǎo)致整個設(shè)備的負(fù)載不均衡，這會造成設(shè)備局部嚴(yán)重受損。在所有零件受力均衡的前提下，設(shè)備損耗程度則與零件的粗糙程度有關(guān)，零件過于粗糙就會增大摩擦，加深損耗，但是零件表面過于平滑就會造成接觸面增加，磨損也更加嚴(yán)重。

3.5 潤滑

潤滑劑可以降低設(shè)備整體的摩擦，緩解粘著摩擦，而供給摩擦副潔凈的潤滑油可以避免磨料摩擦。機(jī)械潤滑油存儲環(huán)境如圖3。

3.6 濕度和溫度

潤滑劑可以很大程度上減少摩擦對設(shè)備帶來的損耗影響，但是其作用發(fā)揮大小也與外界因素有關(guān)，例如濕度、溫度等。在相同條件下，溫度越高，潤滑油的穩(wěn)定性會降低，其附著能力也會大大降低。同樣，濕度過大、水汽環(huán)境以及粉塵環(huán)境都會對設(shè)備損耗有所影響，設(shè)備零件極容易被環(huán)境腐蝕或氧化。

4 煤礦機(jī)械設(shè)備的抗磨措施

4.1 提高機(jī)械零件材料的加工以及裝配質(zhì)量

提高煤礦機(jī)械設(shè)備的零部件加工質(zhì)量，盡可能地減小實際加工狀態(tài)與理論狀態(tài)的差異性，以保證零件損耗程度最小化。機(jī)械部件也要合理安裝，一切操作都要符合規(guī)范，零件安裝部位正確且順序得當(dāng)。另外，應(yīng)結(jié)合當(dāng)代技術(shù)條件，對設(shè)備的各類部件進(jìn)行優(yōu)化升級，材料的選擇、設(shè)計理念以及生產(chǎn)工藝等都要有所創(chuàng)新，進(jìn)而減小零件摩擦，降低煤礦機(jī)械設(shè)備損耗。

4.2 液體摩擦的建立

液體摩擦主要由充足的潤滑油來實現(xiàn)，應(yīng)給予充足的潤滑油量、合適的流入速度以及足夠的容納空間等。同時，軸頸的旋轉(zhuǎn)速度要合理，軸承軸頸的生產(chǎn)工藝精度要有所保證且表面光滑度足夠。軸承的承載區(qū)外部需要提前設(shè)計油槽以及注油孔，以后期進(jìn)行潤滑工作。

4.3 潤滑技術(shù)的應(yīng)用

煤礦機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)工作的關(guān)鍵方式是潤滑，這也是降低機(jī)械設(shè)備摩擦的關(guān)鍵所在。任何設(shè)備在維護(hù)過程中，都需要使用最先進(jìn)的檢測設(shè)備潤滑技術(shù)以及新型潤滑劑。在保證煤礦機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)作的前提下，應(yīng)主要使用粘度小的潤滑油。另外，若設(shè)備主要用于輕負(fù)載或持續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，也應(yīng)使用低粘度潤滑劑，在大負(fù)載以及持續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以使用高粘度潤滑油。除此之外，夏天適宜高粘度潤滑油，而冬季適宜低粘度潤滑油。

4.4 注重煤礦機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)以及維護(hù)

煤礦機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作需要根據(jù)實際情況進(jìn)行，例如所使用設(shè)備的功能特點(diǎn)以及性能等，對設(shè)備的損耗程度進(jìn)行評估，對其可能存在的問題進(jìn)行診斷確定。若發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，則需要基于設(shè)備的實際情況制定可實施的、有效的保養(yǎng)、維護(hù)工作。

4.5 注重培訓(xùn)操作技術(shù)

應(yīng)加強(qiáng)煤礦機(jī)械設(shè)備操作人員的設(shè)備維護(hù)意識，前期對其進(jìn)行規(guī)范有序的維護(hù)培訓(xùn)，讓其熟悉煤礦機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)過程，并對設(shè)備磨損程度有準(zhǔn)確的評估能力，培養(yǎng)其積極預(yù)防磨損意識。另外，無論是大型還是小型的設(shè)備維護(hù)檢修流程，都要有所記錄，設(shè)定規(guī)范完善的檢修檔案與維護(hù)細(xì)節(jié)記錄，讓管理人員可以盡可能全面地掌握設(shè)備的抗損耗能力與工作狀態(tài)。

5? 總結(jié)

綜上所述，由于煤礦企業(yè)井下生產(chǎn)條件惡劣，煤礦機(jī)械設(shè)備工況苛刻，磨損腐蝕無處不在，對于煤礦工程管理技術(shù)人員來說，在工作過程中，應(yīng)該盡可能改善和保持機(jī)械使用的環(huán)境，做到定期維護(hù)機(jī)械設(shè)備，及時進(jìn)行維修，進(jìn)而提高維修質(zhì)量，確保所有生產(chǎn)設(shè)備在良好的狀態(tài)下運(yùn)行。

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