某类机械设备的磨损与抗磨损研究

李海涛

摘要：煤矿机械利用率极高，且大部分设备都处于大负荷高强度的长期运作状态，很容易造成机械磨损等问题，为了满足当代煤矿市场对煤矿开采量以及机械生产效率的要求，需要针对煤矿机械设备磨损问题进行深入探究。本文从煤矿机械设备工作特点以及其磨损特征切入主题，从各影响因素分析机械磨损因素，以提出具有针对性的抗磨损措施，以保证煤矿机械设备生产工作的质量与效益。

关键词：煤矿机械;设备磨损;抗磨损设计;原因探究

0  引言

随着市场对煤矿资源的需求量不断加大，煤矿生产工作不得不朝着更加高效的方向改善发展，煤矿开采智能化、自动化、机械化程度不断加深，尤其对煤矿机械设备的生产、维护等工作质量有了更高的要求。伴随着煤矿开采的强度与工期增加，一些煤矿机械设备，尤其是煤矿开采、运输、筛选等直接参与生产的设备，磨损程度日益严重，基于煤矿生产的规模进一步扩大，损耗也被长期巩固，长久以来，设备维护保养成本增大，且因设备故障影响致开采效率大大降低。因此，如何降低煤矿机械设备的损耗率，提高整体开采效益已是当代煤矿企业亟待解决的问题之一。若想长久地、从根本上提高煤矿开采效益，则首先要缓解煤矿机械设备损耗这一问题。

1  煤矿机械设备的工作特点

煤矿设备大多是大型复合机械设备，组成结构复杂，某一处出现损耗，对整个设备的工作都会有明显影响，如图1所示的市面上常见的刮板运输机，其总重量高达数吨，零件繁多，型号多样，且在进行运输工作时，物料与刮板面由于在槽内进行，磨损程度极大;同时，大型设备也会给操作人员带来较大的安全隐患，因此对机械设备定期进行检修维护工作是极其重要的。就刮板运输机来说，若忽视了槽内磨损的存在，则可能导致物料运输卡死，牵引部件损坏等情况。以下是根据实际情况，对煤矿机械设备工作的特点进一步介绍。

1.1 工作环境恶劣

煤矿开采工作一般是在地下进行，开采环境较为恶劣。一方面由于没有充足的照明工具，开采视野受限;另外，由于地下可能存在一些有害气体与液体。同时，地下多为潮湿环境，相关数据显示，地下湿度一般在85%左右，过高的湿度无论是对人体还是机械都伤害较大。

图2为地下开采煤矿示意图。

1.2 工作时间长

除了煤矿机械设备工作环境较差之外，其自身工作条件也极差。由于煤矿开采是一项耗时较长的大型工程，大部分机械设备一直处于高负载、大功率的强力运行状态，无论是机械所受负载还是对自身的冲撞都是巨大的损耗，设备中细小的零件不知不觉中就会被严重破坏。

2  煤矿机械设备磨损的特征

结合上述对煤矿机械设备工作特点的描述与分析，其主要被环境恶劣与工作状态这两个因素影响。针对这两种情况，接下来对煤矿机械设备的磨损特征进行结合分析。煤矿机械设备从投入使用开始，基本就一直保持高强度的负载状态，其某些易损部分（例如关节部位或高频操作部分）很容易有所损害，这些为正常损耗，但是还有一些部件由于其他原因，例如操作不当或质量不达标等问题，存在不正常损耗。另外，就煤矿机械设备本身的职责条件分析，煤炭的硬度对机械设备的损害程度并不大，更多的是煤炭中夹杂的其他硬度极大的物质（黄铁矿、石英等）对设备的磨损更严重。煤矿机械设备的磨损一般体现在零部件掉落或卡死状态，导致设备运作卡顿或完全无法运作，这些都会对煤矿开采工作带来加大的不便利。

3  煤矿机械设备磨损的原因分析

3.1 机械零件材料

大型机械设备的组成零件很大程度上决定了该设备的抗损耗强度，而机械设备的耐磨损能力与其材料有着密切关联，零部件的硬度保证了其抗变形能力大小，但是若硬度太大，会适得其反，导致零件脆性增加，更容易损坏。

3.2 机械运行状态

设备的损耗影响因素也与其运动状态有关。设备主要有暂停、开启、方向转动与反向转动以及运行速度等一系列运动状态。一般在干摩擦的情况下，设备磨损程度与其运动速度成正比。若设备提前具备润滑油保护，则在运动过程中会形成具有保护作用的液体摩擦，降低设备的损耗率。

3.3 機械零件运行载荷

笼统地说，设备零部件的损耗率与其单位负载成正比。另外，不同的负载特点也会造成不同程度的设备损耗，例如短期负载、长期负载、无冲击负载、变负载以及静负载等，设备承载部分与相关零件会因为负载特征不同而承受不同的压力与变形，若负载大小超出了设备负载的最大限度，则其零件以及负载功能就会受到负面影响，零件可能脱落或严重形变，而设备会运作缓慢或卡顿。在机械作业的过程当中，需要承受多样性和复杂性的载荷，以及基于各种机械作业的实际情况而体现出多变的特点。

3.4 机械零件加工质量

设备由若干个形状、大小以及功能不同的零件构成，其对于设备来说，是损耗的细节体现。若零件的构造与理想情况存在较大出入，零件切面不均衡或质量散布不均匀，都会导致整个设备的负载不均衡，这会造成设备局部严重受损。在所有零件受力均衡的前提下，设备损耗程度则与零件的粗糙程度有关，零件过于粗糙就会增大摩擦，加深损耗，但是零件表面过于平滑就会造成接触面增加，磨损也更加严重。

3.5 润滑

润滑剂可以降低设备整体的摩擦，缓解粘着摩擦，而供给摩擦副洁净的润滑油可以避免磨料摩擦。机械润滑油存储环境如图3。

3.6 湿度和温度

润滑剂可以很大程度上减少摩擦对设备带来的损耗影响，但是其作用发挥大小也与外界因素有关，例如湿度、温度等。在相同条件下，温度越高，润滑油的稳定性会降低，其附着能力也会大大降低。同样，湿度过大、水汽环境以及粉尘环境都会对设备损耗有所影响，设备零件极容易被环境腐蚀或氧化。

4 煤矿机械设备的抗磨措施

4.1 提高机械零件材料的加工以及装配质量

提高煤矿机械设备的零部件加工质量，尽可能地减小实际加工状态与理论状态的差异性，以保证零件损耗程度最小化。機械部件也要合理安装，一切操作都要符合规范，零件安装部位正确且顺序得当。另外，应结合当代技术条件，对设备的各类部件进行优化升级，材料的选择、设计理念以及生产工艺等都要有所创新，进而减小零件摩擦，降低煤矿机械设备损耗。

4.2 液体摩擦的建立

液体摩擦主要由充足的润滑油来实现，应给予充足的润滑油量、合适的流入速度以及足够的容纳空间等。同时，轴颈的旋转速度要合理，轴承轴颈的生产工艺精度要有所保证且表面光滑度足够。轴承的承载区外部需要提前设计油槽以及注油孔，以后期进行润滑工作。

4.3 润滑技术的应用

煤矿机械设备的保养维护工作的关键方式是润滑，这也是降低机械设备摩擦的关键所在。任何设备在维护过程中，都需要使用最先进的检测设备润滑技术以及新型润滑剂。在保证煤矿机械设备正常运作的前提下，应主要使用粘度小的润滑油。另外，若设备主要用于轻负载或持续高速运转状态，也应使用低粘度润滑剂，在大负载以及持续低速运转状态下，可以使用高粘度润滑油。除此之外，夏天适宜高粘度润滑油，而冬季适宜低粘度润滑油。

4.4 注重煤矿机械设备的保养以及维护

煤矿机械设备的维护工作需要根据实际情况进行，例如所使用设备的功能特点以及性能等，对设备的损耗程度进行评估，对其可能存在的问题进行诊断确定。若发现相关问题，则需要基于设备的实际情况制定可实施的、有效的保养、维护工作。

4.5 注重培训操作技术

应加强煤矿机械设备操作人员的设备维护意识，前期对其进行规范有序的维护培训，让其熟悉煤矿机械设备的维护保养过程，并对设备磨损程度有准确的评估能力，培养其积极预防磨损意识。另外，无论是大型还是小型的设备维护检修流程，都要有所记录，设定规范完善的检修档案与维护细节记录，让管理人员可以尽可能全面地掌握设备的抗损耗能力与工作状态。

5  总结

综上所述，由于煤矿企业井下生产条件恶劣，煤矿机械设备工况苛刻，磨损腐蚀无处不在，对于煤矿工程管理技术人员来说，在工作过程中，应该尽可能改善和保持机械使用的环境，做到定期维护机械设备，及时进行维修，进而提高维修质量，确保所有生产设备在良好的状态下运行。

参考文献：

[1]栗腾飞.煤矿机械设备磨损与抗磨措施研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（06）：36-37.

[2]段云峰.浅谈煤矿机械设备磨损与抗磨措施[J].山东工业技术，2017（02）：99.

[3]韩相冬.浅谈煤矿机械设备磨损与抗磨措施[J].智能城市，2017，3（02）：80.