煤礦機械磨損原因與抗磨措施探討

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摘要：在大量運用煤礦機械的同時，由于其零部件長期處于高強度運轉狀態(tài)等原因，會造成多發(fā)性的機械磨損，為了確保能夠滿足市場對煤礦資源的需求與機械生產(chǎn)水平的要求，就需要積極地探討煤礦機械的磨損原因，并且從機械零部件的選材、制備工藝等方面進行探究，以便于能夠達到減耗機械磨損，降低生產(chǎn)成本，提高煤礦機械的生產(chǎn)效率。

關鍵詞：煤礦設備;機械磨損;原因與措施;優(yōu)效產(chǎn)能

引言

在市場煤炭資源緊缺的形勢下，煤炭行業(yè)的智能化、自動化、機械化水平也在不斷地提高，特別是煤礦機械的生產(chǎn)、制造、維護技術也得到了相應的提高，其運用也在不斷地深入。隨著高強度開采作業(yè)的深入開展，與煤炭層等直接接觸的開采、運輸、篩選、淘洗等環(huán)節(jié)的機械設備的損耗也越來越大，一定程度上增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。

1機械磨損的特征

在機械設備運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)設備磨損、零部件正?；蚍钦５南?。煤炭的硬度、機械性能等性質(zhì)都取決于煤化程度、礦物雜質(zhì)、成煤物質(zhì)的性質(zhì)等因素。其中，雖然煤炭硬度對于機械設備的損耗、磨損來說比較低，但是煤炭中含有的黃鐵礦、石英、方解石等雜質(zhì)對于機械設備的磨損來說有著極大的影響。例如，紹荷生教授曾經(jīng)做過的無煙煤鏡質(zhì)組試驗，就表明了煤炭和其他的磨性材料相同，也具備了磨料的磨損性[2]。

2煤礦機械磨損的原因分析

1）磨損亞表面分析。一般情況下，在設備的磨損過程中，磨損表面下層較厚的金屬層將會發(fā)生材料硬化、金屬組織回火軟化等變化。例如，零部件材料加工變形硬化這一變化，將會提高生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)中的冷作硬化程度，讓其表面組織的狀態(tài)、成分與原材質(zhì)發(fā)生區(qū)分；零部件金屬組織的恢復再結晶、回火軟化、非晶態(tài)層、超細晶層等亞表面層由于變形熱、摩擦熱等因素造成了整個部件的材質(zhì)性能出現(xiàn)了變化；在零部件組成部分磨損過程中，其表面難免會出現(xiàn)一些裂紋，特別是磨損碎片產(chǎn)生于剝落過程中，裂紋的出現(xiàn)與延伸都呈現(xiàn)出一半的規(guī)律性。2）零部件材料及其工作載荷的影響。機械零部件的耐磨性總是與其材料的韌度、硬度相關的，其硬度不但會影響零部件表面的抗壓、抗變形性能，還會影響部件的脆度，從而造成零部件表面出現(xiàn)磨粒狀的脫落。在其工作載荷的因素里，一般情況下零部件所受的單位壓力越大，其磨損程度也越大；不僅如此，載荷的性能（沖擊載荷、變載荷、靜載荷、短期或長期載荷等）也會影響機械設備中各個零部件之間、構架之間的變力與應力，造成零部件失靈甚至機械事故等危險。3）液壓元件磨損。液壓特性的構件，主要是液壓架構底下體系與馬達中的泵體組成部件，經(jīng)常容易呈現(xiàn)出磨損甚至失效的現(xiàn)象。而在煤礦的生產(chǎn)過程中，液壓泵與馬達的磨損失效將會在極大程度上影響煤炭的產(chǎn)出，也會對礦企的效益利潤產(chǎn)生很大的影響。由于液壓系統(tǒng)在長期作業(yè)后將會積累大量的、有污染的表層微粒，這將會在作業(yè)的時候流入深層級，導致表層的重度損毀，甚至在較小的摩擦力學作用下也會發(fā)生大量油體泄露的現(xiàn)象，以至于機械的構件失去其相應的性能，進而影響到了生產(chǎn)的效率和效益。4）抗磨技術水平不高。從機械設備的磨損產(chǎn)物（磨屑）來看，設備的運轉中只要一啟動設備就將會產(chǎn)生磨屑，且磨屑與煤炭之間相互參雜，不能及時地對其進行收集與處理，就會導致零部件的卡殼、火花甚至是設備短路、爆炸等事故。這就表明了在零部件等設備的表面、齒輪尖部等構件的抗磨技術至少是抗磨性能不高，在安裝、維護設備時不能及時有效地對磨損進行預防與治理，更談不上智能化、系統(tǒng)化地抗磨。

3抗磨措施的分析

1）材料的合理選擇。從設備消耗、磨損、失效的因素中可以看出，制造機械設備的材料的重要性，選擇好綜合性能佳的耐磨材料是減少設備磨損的重要前提和保障。在對耐磨的復合型材料進行選擇時，首先要堅持經(jīng)濟性、可得性、適用性相統(tǒng)一的原則，再依據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境與工作面深入程度來選擇由恰當材料型號、成分、材料性質(zhì)制備的機械設備型號。例如，在選擇采煤機時，需要考慮到其齒輪結構與性能之間的多重關系與要求，截齒的齒體頭可以選擇35CiMnSi或42CiMo等復合型鋼材。2）抗磨結構的優(yōu)化設計。從設備的磨損失效結構與影響范圍來看，其所受的影響主要包含了特殊工藝方法、零件的尺寸、整機結構等范圍。由此分析，在對抗磨結構進行優(yōu)化設計的時候，可以將磨物的接觸狀態(tài)等因素考慮進來，將力流方向與力作用等問題進行改變優(yōu)化、引導。例如，將高鉻鑄鐵的耐磨襯板上的減重孔形狀由方形改變?yōu)闄E圓形，提高其使用壽命；在機械設備易磨損的部位設計一個小型的自動替換設備裝置，從而減少零部件更換的時間、工序與設備檢修的成本。3）工藝的恰當選擇。在機械設備結構中的重要組成部分———零部件的生產(chǎn)制備過程中，其熱處理工藝、生產(chǎn)工藝、表面抗磨工藝的選擇與改進對零部件的使用壽命也有著重要的影響，這是從根本上減少設備磨損的一種方式和方法。例如，在材料冶煉加工中，零部件的氣體含量、夾雜物、焊接成分的控制等環(huán)節(jié)都是至關重要的，這就需要依據(jù)不同的工況實際，靈活地生產(chǎn)各種類型的零件毛胚，再由設備安裝時進行打磨焊接；或者是在表面抗磨的工藝選擇時，可以選擇表面淬火、表面堆焊、復合鍍、噴涂等工藝來鞏固提高材料耐磨性能后的零件耐磨性能度，進而達到延長設備使用壽命的目標。

4結語

煤礦機械中的構件在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中必然會遭受因化學銹蝕、摩擦等因素而引起的設備磨損失效。但是由于我國采礦的作業(yè)環(huán)境與形勢的影響與設備維護修理技術不高等因素，更是受到傳統(tǒng)觀念禁錮，造成了機械設備的淘汰使用率過高，礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本增加。因此，我們不僅僅需要對機械設備的選材、制備工藝、抗磨工藝進行合理化的選擇，重視、學習摩擦學在機械中的應用，還應該打破舊思維的鉗制，積極引進技術并進行創(chuàng)新，使抗磨工藝發(fā)展得更加穩(wěn)健和寬闊。

參考文獻

[1]王建平.煤礦機械磨損失效探討[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（2）：73-75.

[2]李萍.淺議煤礦機械磨損及其對策[J].科技創(chuàng)新導報，2012，28（3）：97-99.

[3]周密林.煤礦機械磨損原因及減少磨損的措施[J].機械管理開發(fā)，2016（6）：181-182.

作者:韓錦良 單位:山西大同同煤集團馬脊梁礦