煤矿机械磨损失效研究

冯长军

摘要：专业人士研究了煤矿机械在日常工作中的磨损失效形式，并且以理论分析的形式对煤矿机械的机理进行了现场研究；还对煤矿机械因磨损造成的经济损失进行了估算和统计。研究证明了我国煤矿机械的磨损失效的问题普遍存在， 应当得到高度重视和充分认识。研究中还发现：断裂和磨损是存在于煤矿机械磨损失效的主要形式；腐蚀磨损和磨粒磨损是主要的磨损机理形式；在我国每年有上百亿元的经济损失来源于煤矿系统磨损。如今，如何延长煤矿机械使用寿命，减少机械的磨损备受关注。

关键词：煤矿机械；磨损失效；减磨

在我国煤炭占据着第一能源的位置，我国煤炭主要以机械的形式进行开采，开采煤矿的机械设备具有在其工作领域特殊的特点，比如：设备所处的环境中充斥着有害气体；粉尘；水汽等，并且工作的环境非常恶劣。由于煤炭开采工作的特殊性，造成许多机械设备是在冲击、高速、振动、重载、介质腐蚀和摩擦等，工况条件下进行工作的；大多数机械设备运行时间过长，长年累月不分昼夜，加之机械润滑条件差，停机时间又短，这就造成大量机械零部件不能得到良好的维护和润滑。所以，煤矿机械的失效磨损现象非常严重，由此造成大量的安全事故和设备故障，给生产带来了巨大的危害和经济损失。

1.磨损失效形式及机理

1.1采煤机和掘进机磨损

第一，截齿磨损，在采矿中，有一个零部件用来直接在煤层中对煤炭进行切割，这个部件就是截齿，它的位置是安装于滚筒之上，并且不断随着滚筒的旋转而旋转，并且直接与煤层产生摩擦。所以，造成截齿失效的主要形式就是摩擦磨损。当煤层中有矸石或者其他较硬的矿料存在时，截齿的磨损度极高，在摩擦时还产生很高的摩擦温度，所以，使截齿的磨损加快了，截齿在截割煤岩时要承受非常高的剪应力、压应力以及冲击负荷，在此同时如果遇到硬度非常高的岩石，还有可能会因为截齿过载而造成截齿直接断裂。这些情况都导致，在煤炭生产中，对截齿的消耗量是惊人的。

第二，滚筒磨损，当截齿从煤壁上将煤炭切割下来，煤块会自然下落，下落后煤炭会落在两条螺旋叶片之间，此时螺旋滚筒一直在旋转，煤炭就会沿着螺旋滚筒向输送及上移动。所以，在输送过程中煤块会对滚筒造成非常严重的磨损，特别是对螺旋叶片的磨损表现得最为突出，螺旋叶片会从最初的25mm被磨损到只有几个毫米。

1.2刮板输送机磨损

链条磨损，链条出现断链，就是链条的失效形式，而在采煤过程中断链的现象发生得非常频繁，刮板输送机事故中有百分之五十的事故都是由于断链造成的。一般情况下磨损是造成链条断裂的主要原因。在工作过程中，链条经常与物料及中部槽接触摩擦。与此同时，在啮合时链环与主动链轮之间会相互滑动，除此之外，链环与链环之间的摩擦也非常大，这些原因都造成链条在工作过程中的磨损量非常大。磨损将减小链环的截面面积，将链环的强度降低，最后出现链条断裂现象。

1.3提升机的磨损

第一，钢丝绳磨损，钢丝绳主要因为局部的损伤和断面的面积损失造成失效，从而逐渐降低了钢丝绳的强度。最后钢丝绳强度降低达到了极限造成了断裂的发生。一般情况下，天轮与钢丝绳滚轮之间的摩擦造成了竖井提升钢丝绳发生外部的磨损。由于木衬经常被磨损，造成缠绳、滚筒与绳弦内偏角之间出现配合不协调的现象。这种现象将会产生新绳咬绳的现象发生，使钢丝绳的磨损更加严重。

第二，箕斗磨损，在运煤、卸煤、装煤的过程中，磨损提升机箕斗现象也非常严重，在磨损过程中衬板的磨损最为严重。在对煤炭装车时，煤会对衬板产生冲击作用，这就造成了衬板冲击磨损现象的发生；卸煤过程中同样，煤在滑动时也会对衬板产生磨损；当空箕斗下井时，在井道中存在大量的水汽，这些水汽会严重的锈蚀衬板。锈蚀后的衬板受到装煤时强烈的冲击，很容易产生铁锈层脱落，时间久了，铁锈层一次次脱落，衬板就会逐渐被磨穿，从而造成箕斗失效。

2.减轻磨损的对策

2.1应用摩擦学理论与设计

专业人士应当针对煤矿机械磨损失效的形式，对磨损机理展开充分的研究；进行相关的摩擦学设计，从而使设备的使用寿命得到延长。

2.2表面工程技术的发挥

在一般情况下，设备发生磨损、摩擦的位置一般是在相互产生作用的零件表面。所以，可以不断的对零部件表面的性能进行增强，可以有效地提高设备的耐磨腐蚀性和抗磨性。比如：可以采用热喷涂防腐技术等，就可以对延长设备使用效率非常有效。

2.3研发抗磨材料

在我国，制造煤矿机械磨件时，一般使用的材料是低碳锰钢，其优势在于，这种钢有很好的热加工性能，使其耐磨性远远高于普通的碳钢比普通碳钢。近些年，煤炭开采领域对材料强度以及材料耐磨性有很高的要求，为了满足这种要求，我国在制造刚才过程中，加入了多元合金化元素，这种元素的使用，使煤矿机械零部件的抗腐蚀性、综合机械性能以及抗磨性得到了很大的提高.

2.4加强设备的维护管理

在采煤过程中，由于煤矿机械的工作环境非常恶劣，除此之外，工况条件比较苛刻，这些外在条件都影响着煤矿机械的腐蚀、磨损以及润滑程度。所以，只有在设备使用过程中不断加强管理、维护设备的力度，按照设备的操作规程进行操作，才能减缓工况条件恶化的情况，造成设备磨损失效。

3.結束语

煤矿的生产环境非常恶劣，磨损腐蚀的情况时刻存在，在我国每年因设备磨损造成的经济损失非常严重，所以，煤矿机械磨损现象应当得到政府和相关部门的高度重视，并且核心部门应当给予最大的帮助，将这种情况缓解。

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